JPH0613995B2 - Torque detector for internal combustion engine - Google Patents

Torque detector for internal combustion engine

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JPH0613995B2
JPH0613995B2 JP59112320A JP11232084A JPH0613995B2 JP H0613995 B2 JPH0613995 B2 JP H0613995B2 JP 59112320 A JP59112320 A JP 59112320A JP 11232084 A JP11232084 A JP 11232084A JP H0613995 B2 JPH0613995 B2 JP H0613995B2
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torque
engine
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pressure
cylinder
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靖享 林
和男 吉川
和正 鷲見
末晴 名切
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Toyota Central R&D Labs Inc
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    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、内燃機関の制御、設計その他の任意な用途に
使用され、機関のシリンダ内圧を基準値により補正する
ことで機関の発生トルクを検出する内燃機関用トルク検
出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION “Industrial field of application” The present invention is used for controlling, designing, or any other application of an internal combustion engine, and corrects the engine internal torque by correcting a cylinder internal pressure of the engine with a reference value. The present invention relates to an internal combustion engine torque detection device.

「従来の技術」 内燃機関の制御、例えば、各気筒の空燃費あるいは点火
時期を最適に制御することは車両としての出力を低下さ
せることなく、低燃費の実現を可能にする。また、内燃
機関では応答性(いわゆるレスポンス)が重要な役割り
を占める。これらの制御を行うのに有効な情報として機
関のトルクがある。
“Prior Art” Control of an internal combustion engine, for example, optimal control of air fuel consumption or ignition timing of each cylinder enables realization of low fuel consumption without reducing the output of the vehicle. Further, in an internal combustion engine, responsiveness (so-called response) plays an important role. The torque of the engine is useful information for performing these controls.

従来、このような内燃機関のトルク検出装置としていく
つかの方法がある。その一つの方法として、機関本体の
支持部に圧力検出素子、またはひずみゲージを用いた力
計を配設して、燃焼圧力による反力を検出し、機関出力
を間接的に求める方法がある。この場合、機関の振動を
車体に伝えないようにするために、機関支持部は軟かい
ばね要素を含んで構成され、このばねと機関本体とで振
動系を構成する。この振動系の固有振動数は、アイドル
回転速度よりやや低く設定されるのが常である。
Conventionally, there are some methods as such a torque detection device for an internal combustion engine. As one of the methods, there is a method in which a pressure detecting element or a force meter using a strain gauge is provided in the support portion of the engine body, the reaction force due to the combustion pressure is detected, and the engine output is indirectly obtained. In this case, in order to prevent the vibration of the engine from being transmitted to the vehicle body, the engine support portion is configured to include a soft spring element, and the spring and the engine body constitute a vibration system. The natural frequency of this vibration system is usually set slightly lower than the idle speed.

したがって、負荷あるいは除負荷等の過渡運動時には軟
かいばねの変形、または低い固有振動数のために、機関
トルクの応答の遅れや、高い周波数成分のトルクが伝達
されにくいなどの問題が生ずる。また、アイドル回転速
度付近ではトルク検出部が機関質量と機関支持部のばね
で構成される振動系の振動にする荷重を検出するため、
該検出器の出力には機関トルク以外の信号を含むなどの
不都合が生ずる。さらに、この方法は機関とそのマウン
ト結合部に検出素子等を挿置するため、結合部の締付力
にも影響されて、検出精度、信頼性においても欠けると
いう問題がある。
Therefore, during transient motion such as load or unload, problems such as delay of response of engine torque and difficulty of transmission of torque of high frequency component occur due to deformation of soft spring or low natural frequency. Further, in the vicinity of the idle rotation speed, the torque detection unit detects the load that makes the vibration of the vibration system composed of the engine mass and the spring of the engine support unit,
There is a problem that the output of the detector includes a signal other than the engine torque. Further, in this method, since the detection element and the like are inserted into the engine and the mount joint portion thereof, there is a problem in that the detection accuracy and reliability are also affected by the tightening force of the joint portion.

この外に、機関出力トルクを直接検出する方法も幾つか
ある。即ち、トルク伝達時に生ずる機関の出力軸のねじ
れによって生ずる情報を計測する方法であり、回転軸に
ひずみゲージを貼り、軸のねじれによって生ずるひずみ
をゲージの抵抗変化として検出し、スリップリング、回
転トランスあるいは無線テレメータ等により情報を達成
する方法、出力軸のトルクに応じたねじれ角を電磁ピッ
クアップ等によって生ずる波形の位相差として測定する
方法等がある。しかし、これらは回転体から情報をとる
必要があるため、構造が複雑で高価であり、重量も大き
く機関制御のためのトルク検出装置、またはフィードバ
ックそう素として使用することは実用上困難である。特
に、スリツプリングを用いるトルク計においてはスリッ
プリング接点の振動・摩耗等の問題があり、長期間の使
用に耐えることが困難なことは言うまでもない。機関ト
ルクを直接検出する方法としては、クランク軸に働くト
ルクによって生ずる透磁率の変化を磁気回路で検出する
ものである。この方法は非接触でクランク軸のトルクが
直接検出でき構造も比較的コンパクト等の利点はある。
しかし、トルク検出位置は機関トルクの検出上、フライ
ホイールとフライホイールに最も近い気筒との間に設け
る必要があり、この測定部位をトルク検出用に軸部を長
くしなければならないので、フライホイールをマスとし
たクランク軸の曲げ振動を生じやすくし、この曲げ振動
によりセンサーとクランク軸の隙間が変動するためにこ
のトルク検出装置の精度の悪くする。また、クランク軸
は曲げ荷重あるい捩り荷重に対して破損しないだけの強
度を持つ必要がある。このことは、クランク軸の材質と
してセンサー材質には必ずしも適さない中炭素機械構造
用鋼の焼入れ焼きもどし材あるいは球状黒鉛鋳鉄等軟質
磁性材料が用いられることになり、実用化は困難であ
る。
In addition to this, there are some methods of directly detecting the engine output torque. That is, it is a method of measuring the information generated by the twist of the output shaft of the engine that occurs during torque transmission.A strain gauge is attached to the rotating shaft, and the strain generated by the twist of the shaft is detected as a change in the resistance of the gauge, and the slip ring and the rotary transformer are detected. Alternatively, there are a method of achieving information by a wireless telemeter and a method of measuring a twist angle corresponding to the torque of the output shaft as a phase difference of a waveform generated by an electromagnetic pickup or the like. However, since these need to take information from the rotating body, the structure is complicated and expensive, and the weight is large, and it is practically difficult to use as a torque detection device for engine control or a feedback element. In particular, it is needless to say that a torque meter using a slip ring has problems such as vibration and wear of slip ring contacts, and it is difficult to endure long-term use. As a method of directly detecting the engine torque, a change in magnetic permeability caused by the torque acting on the crankshaft is detected by a magnetic circuit. This method has the advantage that the crankshaft torque can be directly detected without contact and the structure is relatively compact.
However, in terms of engine torque detection, the torque detection position must be provided between the flywheel and the cylinder closest to the flywheel, and the shaft portion must be lengthened to detect this torque. The bending vibration of the crankshaft with the mass as the mass is easily generated, and the bending vibration causes a change in the clearance between the sensor and the crankshaft, which deteriorates the accuracy of the torque detection device. Further, the crankshaft needs to have a strength that does not damage the bending load or the torsional load. This means that a quenching and tempering material of medium carbon mechanical structural steel or a soft magnetic material such as spheroidal graphite cast iron, which is not necessarily suitable for a sensor material, is used as the material of the crankshaft, and it is difficult to put it into practical use.

また、シリンダ内圧とクランク角を検出することにより
PV線図を求め、その面積から図示馬力を計算し、これ
より各気筒ごとの平均トルクを得る方法もあるが、平均
トルクを得るまでの信号処理時間が長く、計算速度的に
も困難が伴なうほか、この方法では1サイクルが完結し
てはじめて平均トルクが得られるものであり、機関の時
々刻々のトルクすなわち過渡的なトルク変動を検出する
ものではない。一方、以前からシリンダ内圧とクランク
角度を検出し、これに往復運動部の慣性力の効果を考慮
することにより、時間変化に対するトルク変化を示すい
わゆるトルク曲線を得る方法がある。しかし、この方法
はクランク軸の捩り振動解析に供するものであり、機関
トルク検出装置として使用に耐えるものではない。
There is also a method of obtaining a PV diagram by detecting the cylinder internal pressure and the crank angle, calculating the indicated horsepower from the area, and obtaining the average torque for each cylinder from this, but signal processing until obtaining the average torque is also possible. In addition to the long time and difficulty in calculation speed, this method can obtain the average torque only after the completion of one cycle, and detects the momentary torque of the engine, that is, the transient torque fluctuation. Not a thing. On the other hand, there is a method of obtaining a so-called torque curve showing a torque change with respect to a time change by detecting the cylinder internal pressure and the crank angle and considering the effect of the inertial force of the reciprocating motion part. However, this method is used for the torsional vibration analysis of the crankshaft and cannot be used as an engine torque detecting device.

特開昭53−54077号公報に開示されたピストン型
エンジンの指示馬力計測システムは、時間に対するシリ
ンダ内圧P(t)と時間に対するピストンの直線速度V
(v)とピストン断面積Aの積を求め、さらに1回転間
になされた平均出力Wを求めるため1回転間Tについて
積分し1回転間Tで平均しているので、1回転間T以上
の長い計算時間が必要であり、時々刻々の内燃機関馬力
を検出することができないという欠点がある。
The indicated horsepower measuring system for a piston type engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 53-54077 discloses a cylinder internal pressure P (t) with respect to time and a linear velocity V of the piston with respect to time.
Since the product of (v) and the cross-sectional area A of the piston is obtained, and further, in order to obtain the average output W made in one rotation, it is integrated for one rotation T and is averaged in one rotation T. It requires a long calculation time and cannot detect the horsepower of the internal combustion engine every moment.

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、これら従来の機関トルク検出装置の欠点を解
消するためのものであり、内燃機関の時々刻々のトルク
を短い計算時間で検出することが可能な、信頼性のあ
る、かつ構造の簡単な内燃機関用トルク検出装置を提供
することを目的とする。
"Problems to be Solved by the Invention" The present invention is to eliminate the drawbacks of these conventional engine torque detection devices, and it is possible to detect the momentary torque of an internal combustion engine in a short calculation time. It is an object of the present invention to provide a reliable and simple structure torque detection device for an internal combustion engine.

「本発明のトルク測定原理」 最初に本発明のトルク測定原理について説明する。第1
図は、内燃機関において、シリンダ内圧Piおよび往復
運動部慣性力Foから1気筒分の機関発生トルクを求め
る原理を説明する図である。1aは内燃機関のシリン
ダ,1bはピストン,1cは連接棒,1dはクランクア
ームである。ピストン1bに加えられるシリンダ内圧を
Pi,ピストン面積をAとすると、ピストン1bに垂直
方向へ加えられるガス圧力によるFpは次の(1)式に
よって表わされる。
"Torque Measuring Principle of the Present Invention" First, the torque measuring principle of the present invention will be described. First
The drawing is a diagram for explaining the principle of obtaining the engine generated torque for one cylinder from the cylinder internal pressure Pi and the reciprocating portion inertia force Fo in an internal combustion engine. Reference numeral 1a is a cylinder of an internal combustion engine, 1b is a piston, 1c is a connecting rod, and 1d is a crank arm. When the cylinder internal pressure applied to the piston 1b is Pi and the piston area is A, Fp due to the gas pressure applied in the vertical direction to the piston 1b is expressed by the following equation (1).

Fp=PiA (1) 往復質量をmrec、クランクアーム1dの半径をr、連接
棒1cの長さ、クランク角速度をωとする、その垂直
方向の慣性力Fiは2次の項までとって次の(2)式に
よって表わされる。
Fp = PiA (1) The reciprocating mass is mrec, the radius of the crank arm 1d is r, the length of the connecting rod 1c is the crank angular velocity, and the inertial force Fi in the vertical direction is It is expressed by equation (2).

したがって、ピストンに加える力の総和Foは次の
(3)式で表わされる。
Therefore, the total sum Fo of the forces applied to the piston is expressed by the following equation (3).

このような状態で、クランク軸に回転方向に作用するト
ルクT(1気筒の発生するトルク)は次の(4)式とな
る。
In such a state, the torque T acting on the crankshaft in the rotational direction (torque generated by one cylinder) is given by the following equation (4).

多気筒の内燃機関のトルクは、このようにして得られる
1気筒あたりのトルクを加算すれば容易に、かつ時々刻
々に得られる。
The torque of the multi-cylinder internal combustion engine can be easily and momentarily obtained by adding the torque per cylinder thus obtained.

ただし、慣性力による影響は、シリンダ内圧に比較する
と少ないため、本発明によりシリンダ内圧を充分な精度
で検出することによって、実用に耐えるトルク検出装置
が提供される。
However, since the influence of the inertial force is smaller than that of the cylinder internal pressure, the present invention provides a torque detection device that can be used practically by detecting the cylinder internal pressure with sufficient accuracy.

「問題点を解決するための手段及び作用」 本発明の内燃機関用トルク検出装置は、第2図および第
12図に示すように内燃機関Eのシリンダ内の圧力変動
を検出する圧力検出手段1と、シリンダ内圧力を予め設
定したクランク角の圧力レベルを基準値として補正する
圧力補正手段2と、内燃機関のクランク角を検出するク
ランク角検出手段3と、圧力補正手段2のシリンダ内圧
力とクランク角検出手段3からのクランク角速度とによ
り演算を行い、機関Eが発生する正味トルクに変換し、
その正味トルクに応ずる信号を発生するトルク演算手段
4とを具備する。また、本発明は、上記トルク演算手段
において、爆発行程の上死点から上死点後約100°ク
ランク角度範囲を指定することにより機関の発生トルク
から駆動トルクに応ずる成分を演算する駆動トルク検出
手段を具備している。
"Means and Actions for Solving Problems" The torque detection device for an internal combustion engine according to the present invention detects the pressure fluctuation in the cylinder of the internal combustion engine E as shown in FIG. 2 and FIG. A pressure correction means 2 for correcting the cylinder pressure using a preset crank angle pressure level as a reference value, a crank angle detection means 3 for detecting the crank angle of the internal combustion engine, and a cylinder pressure of the pressure correction means 2. Calculation is performed based on the crank angular velocity from the crank angle detection means 3 and converted into a net torque generated by the engine E,
And a torque calculating means 4 for generating a signal corresponding to the net torque. Further, according to the present invention, in the torque calculating means, the drive torque detection for calculating the component corresponding to the drive torque from the engine generated torque by designating a crank angle range of about 100 ° from the top dead center to the top dead center of the explosion stroke. It is equipped with means.

本発明によれば、圧力検出手段1に信号を供給するため
のシリンダ内圧力を測定する圧力検出器と、クランク角
を測定したクランク角検出手段3に信号を供給するため
のセンサを機関Eに取り付ければよく、従来のように機
関の出力トルクが伝達される出力軸あるいは機関のトル
ク反力が作用する支持部にトルク検出器を設けるなどの
改造は不要であり、さらに、各気筒の燃焼に対応する変
動速度の速いトルクを簡単な手法で検出でき、上記した
本発明の目的が達成される。
According to the present invention, the engine E is provided with a pressure detector for measuring the in-cylinder pressure for supplying a signal to the pressure detecting means 1 and a sensor for supplying a signal to the crank angle detecting means 3 for measuring the crank angle. It suffices to install it, and it is not necessary to modify the output shaft to which the output torque of the engine is transmitted or a torque detector on the support part where the torque reaction force of the engine acts as in the past, and to modify the combustion of each cylinder. Corresponding fast torque of varying speed can be detected by a simple method, and the above-mentioned object of the present invention is achieved.

本発明は、上述のように、予め設定したクランク角を基
準値として圧力レベルを補正するところの圧力補正手段
2を設けることを一つの着目点としている。この構成要
素は機関を各種運動速度、負荷条件で運動すると機関の
温度条件が変化するなどのため、圧力検出器の圧力のゼ
ロドリフトその他の基準値の変化が生ずるのを補正する
ためである。第3図は一例として直列4気筒エンジンの
第4気筒の指圧の測定例であり、爆発,排気などの負荷
の違いによりシリンダ内圧力Pに大きなゼロドリフトが
生じていることを示す。このような測定結果をもとにト
ルクを求めれば機関のトルクと対応しなので、本発明装
置は上記圧力補正手段2を備えている。圧力センサでは
ゼロドリフトとともに圧力感度の変化が問題になる。第
4図は圧力感度ΔPの温度Tempに対する変化を示し
たものである。使用した圧力センサは箔ゲージである。
圧力感度の温度による変化は−50℃〜250℃の範囲
で検定し、100℃の試験温度を基準にして整理してお
り、変化は±3%の範囲に収まっている。また、圧力感
度の経時変化は著しく少なかった。これらの検討の結果
を踏えて、シリンダ内圧力をもとに機関トルクを求める
には、上記した本発明のごとくシリンダ内圧力のレベル
を補正するところの圧力補正手段2を備えることが必要
であるとの結論に達した。第5図はこの結論を確認する
ための実験システムを示す。エンジンEは直列4気筒で
ある。このエンジンEのクランク軸のエンジンフロント
から第5番目の第5ジャーナルに箔ひずみゲージを貼付
して、機関出力トルクを測定し、この信号をFMテレメ
ータを用いて回転体から取り出した。この箔ひずみゲー
ジにより測定した第5ジャーナルトルクを実線とし、本
発明の一例で構成される装置による機関トルク演算結果
(第2図図示のトルク演算手段4の出力)を点線として
第6図に示す。本発明を用いない従来技術によるトルク
演算結果(第2図の圧力補正手段2を含まない状況での
トルク演算手段4の出力)を点線とし上記測定結果を実
線とした比較を第7図に例示する。第6図および第7図
は、いずれもスロットルバルブを全開から全閉にしてエ
ンジンを角渡運転した測定結果である。本発明を含まな
い従来技術による装置で測定した結果は、高負荷から低
負荷に移ったところで対応が崩れているが、本発明装置
によるトルク測定結果では、高負荷、および低負荷とも
によい対応を示しており、本発明の効果は明瞭である。
As described above, one of the points of interest of the present invention is to provide the pressure correction means 2 for correcting the pressure level using the preset crank angle as a reference value. This component is for correcting the zero drift of the pressure of the pressure detector and other changes in the reference value because the temperature condition of the engine changes when the engine is moved under various motion speeds and load conditions. FIG. 3 is an example of the measurement of the finger pressure of the fourth cylinder of an in-line four-cylinder engine, and shows that the cylinder pressure P has a large zero drift due to the difference in load such as explosion and exhaust. If the torque is obtained based on such a measurement result, it corresponds to the torque of the engine. Therefore, the device of the present invention is provided with the pressure correction means 2. In the pressure sensor, the change of pressure sensitivity becomes a problem with zero drift. FIG. 4 shows changes in pressure sensitivity ΔP with respect to temperature Temp. The pressure sensor used is a foil gauge.
Changes in pressure sensitivity due to temperature are tested in the range of -50 ° C to 250 ° C, and are arranged based on the test temperature of 100 ° C, and the changes are within ± 3%. The change in pressure sensitivity with time was extremely small. In order to obtain the engine torque based on the pressure in the cylinder based on the results of these studies, it is necessary to provide the pressure correction means 2 for correcting the level of the pressure in the cylinder as in the present invention described above. I reached the conclusion. FIG. 5 shows an experimental system for confirming this conclusion. The engine E has four in-line cylinders. A foil strain gauge was attached to the fifth fifth journal from the engine front of the crankshaft of this engine E, the engine output torque was measured, and this signal was taken out from the rotating body using an FM telemeter. The fifth journal torque measured by this foil strain gauge is shown as a solid line, and the engine torque calculation result (output of the torque calculation means 4 shown in FIG. 2) by the device constructed as an example of the present invention is shown as a dotted line in FIG. . FIG. 7 exemplifies a comparison in which the torque calculation result (the output of the torque calculation means 4 when the pressure correction means 2 of FIG. 2 is not included) according to the prior art not using the present invention is a dotted line and the above measurement result is a solid line. To do. FIG. 6 and FIG. 7 are the results of measurement when the engine was operated across the corner with the throttle valve fully open to fully closed. The result measured by the device according to the prior art which does not include the present invention is not compatible when the load is changed from high load to low load, but the torque measurement result by the device of the present invention shows good correspondence for both high load and low load. As shown, the effect of the present invention is clear.

第2図図示の上記発明のトルク演算手段4あるいは第8
図図示のトルク補正手段5において検出された機関トル
クから、機関の動力となる駆動トルクを求めるためには
機関トルクを時間平均すればよい。しかし、4気筒、4
サイクルの内燃機関の場合、第11図に示すような各気
筒の吸入→圧縮→爆発→排気の行程の組合せで一サイク
ルが終了し、各行程はクランク角Ac180°の間で行
なわれる。したがって、爆発行程180°間のトルクに
対応する出力をもとに求めた駆動トルクの結果から、直
ぐ次の爆発行程の点火時期の制御あるいは吸入行程の制
御を行なうことは時間的に不可能である。この問題を解
決するための本発明者は各種検討を行った結果、シリン
ダ内圧力の特性から駆動トルクとしては、爆発行程の上
死点TDCから約90°〜100°上死点後ATDCの
範囲の時間平均値でTDC〜180°ATDCの範囲の
値の90%以上の値になり、その比率は機関運転条件に
よって大きくは変化しないことが明らかになり、ATD
C90°〜100°以降〜ATDC180°間で制御を
行ないうることが分かった。
FIG. 2 shows the torque calculating means 4 or 8 according to the present invention.
From the engine torque detected by the torque correction means 5 shown in the figure, the engine torque may be time-averaged in order to obtain the drive torque that is the power of the engine. But four cylinders, four
In the case of a cycle internal combustion engine, one cycle is completed by a combination of intake stroke, compression stroke, explosion stroke, and exhaust stroke of each cylinder as shown in FIG. 11, and each stroke is performed within a crank angle Ac of 180 °. Therefore, from the result of the drive torque obtained based on the output corresponding to the torque during the explosion stroke of 180 °, it is not possible temporally to control the ignition timing or the intake stroke of the next explosion stroke. is there. As a result of various studies by the inventor to solve this problem, as a driving torque from the characteristics of the pressure in the cylinder, the driving torque is in the range of about 90 ° to 100 ° from the top dead center TDC of the explosion stroke to the ATDC after top dead center. The time average value of 90% or more of the value in the range of TDC to 180 ° ATDC was found, and it became clear that the ratio did not change significantly depending on the engine operating conditions.
It was found that control can be performed between C90 ° and 100 ° or later and ATDC180 °.

本発明者はこの検討結果をもとに、第2図に示した本発
明のトルク演算手段4あるいは第8図に示した本発明の
トルク補正手段5について、その機関トルクから決めら
れたクランク角度間の演算を行い駆動トルクを求める駆
動トルク演算手段を具備する本発明を案出した。
Based on the results of this examination, the present inventor determines the crank angle determined from the engine torque of the torque calculation means 4 of the present invention shown in FIG. 2 or the torque correction means 5 of the present invention shown in FIG. The present invention has been devised, which is provided with a drive torque calculating means for calculating the drive torque by performing a calculation between the two.

第12図はこのような駆動トルク演算手段6を備えた本
発明装置であり、圧力検出手段1、圧力補正手段2、ク
ランク角検出手段3、駆動トルク演算手段6、該駆動ト
ルク演算手段6の駆動トルクに応じた信号により各気筒
への燃料が噴射量を決定するためのCPU装置7、およ
びフューエルインジョクタ8から成る。
FIG. 12 shows a device of the present invention provided with such a driving torque calculating means 6, which includes a pressure detecting means 1, a pressure correcting means 2, a crank angle detecting means 3, a driving torque calculating means 6, and the driving torque calculating means 6. A CPU device 7 for determining the injection amount of fuel into each cylinder by a signal according to the driving torque, and a fuel injector 8.

本発明装置は、駆動トルク演算手段により、爆発行程の
TDCから約90°〜100°ATDCの範囲の時間平
均値により駆動トルクを検出するものである。
The device of the present invention detects the drive torque by the drive torque calculation means from the time TDC of the explosion stroke in the range of about 90 ° to 100 ° ATDC.

したがって本発明装置により燃料噴射量制御、または空
燃比制御、点火時期等の制御等を機関トルクに対応して
迅速に行うことが出来るようになった。
Therefore, the device according to the present invention makes it possible to rapidly control the fuel injection amount, the air-fuel ratio, the ignition timing, etc. in accordance with the engine torque.

「その他の実施態様」 第6図に示したごとく、シリンダ内圧をもとに本発明装
置により演算検出した機関トルクが、第5ジャーナルで
測定したトルクより若干大きくなっている。この違いは
第5ジャーナルで測定した機関出力トルクが燃焼により
求められる正味トルクから摩擦トルク、補機駆動トルク
等を差し引いた値になっていることを第5図図示の実験
システムを用いた種々の検討により本発明者は明らかに
した。この検討結果をもとに、第8図に示すごとく、第
2図図示の本発明のトルク演算手段4までを包含し、さ
らに機関が発生するトルクに対応する信号から摩擦トル
ク、補機駆動トルクを除いた機関出力トルクに補正する
トルク補正手段を具備する第1のその他の実施態様の内
燃機関用トルク検出装置を案出した。
[Other Embodiments] As shown in FIG. 6, the engine torque calculated and detected by the device of the present invention based on the cylinder internal pressure is slightly larger than the torque measured by the fifth journal. The difference is that the engine output torque measured by the 5th journal is a value obtained by subtracting the friction torque, the accessory drive torque, etc. from the net torque obtained by combustion. The present inventor has made clear by the examination. Based on the result of this examination, as shown in FIG. 8, including up to the torque calculation means 4 of the present invention shown in FIG. 2, the torque corresponding to the torque generated by the engine is used to determine the friction torque and the accessory drive torque. The torque detection device for an internal combustion engine of the first other embodiment is devised, which is provided with a torque correction means for correcting the engine output torque except the above.

第1の実施例態様装置が具備するトルク補正手段の補正
関係式はその性質上開発された内燃機関ごとに実験式と
して決める必要があるが、第9図は前述の第5図図示の
実験システムにより動力計で読み取った機関出力トルク
の平均値Tと、第2図図示の本発明装置により検出し
たところの機関発生トルクの平均値Tcの関係を例示し
たものである。この第9図から第8図図示のトルク補正
手段5の関係式を求めると次式になる。
The correction relational expression of the torque correction means included in the apparatus of the first embodiment mode must be determined as an empirical expression for each internal combustion engine developed by its nature, and FIG. 9 is the experimental system shown in FIG. 2 is an example of the relationship between the average value T D of the engine output torque read by the dynamometer and the average value Tc of the engine generated torque detected by the device of the present invention shown in FIG. The relational expression of the torque correction means 5 shown in FIG. 9 to FIG. 8 is obtained as follows.

=0.82Tc−1.1(Kgm) このような関係式に基づく演算を行いトルクを補正する
トルク補正手段5を備えた本発明の第1の実施態様によ
る装置を用いて検出した機関出力トルクと、第5ジャー
ナルで測定したトルクを比較してそれぞれ第10図の下
段および上段に示す。両者を一枚の図に重ね書きすると
両者は殆ど重なる程度に一致する。以上のような各種検
討、考案を加えた結果、上記のごとく各気筒の燃焼等に
対応する速い機関出力トルクの変動を検出する第1の実
施態様の装置を案出するに至った。
T D = 0.82Tc-1.1 (Kgm ) first embodiment according to the detected engine with the apparatus of the present invention having a torque correction means 5 for correcting the torque performs a computation based on such relationship The output torque and the torque measured by the fifth journal are compared and shown in the lower and upper parts of FIG. 10, respectively. When both are overwritten on a single sheet, the two almost coincide with each other. As a result of adding various studies and ideas as described above, a device of the first embodiment for detecting a rapid fluctuation of the engine output torque corresponding to combustion of each cylinder as described above has been devised.

更に、第2の実施の態様について説明する。エンジンの
回転速度が上昇すると、ピストン・コンロッド等の往復
運動部による慣性トルクが機関出力トルクに重畳する。
このトルクは前記(2)式Fi=mrecrωCOSωt
+r/COS2ωt)(2)で示されるように、変動成
分があるが、直流成分がない。したがって、慣性トルク
を機関出力トルクとして検出する狙いまたは効果は、機
関動力性能ではなく、車両のサージ駆動系の捩り振動に
よる害を除くためである。
Furthermore, a second embodiment will be described. When the rotational speed of the engine rises, the inertia torque due to the reciprocating motion part such as the piston and connecting rod is superimposed on the engine output torque.
This torque is calculated by the formula (2) Fi = m rec2 ( COS ωt
+ R / COS 2ωt) As shown by (2), there is a fluctuation component but no DC component. Therefore, the purpose or effect of detecting the inertia torque as the engine output torque is not to remove the engine power performance but to remove the damage caused by the torsional vibration of the surge drive system of the vehicle.

第2実施態様の内燃機関用トルク検出装置の構成を第1
3図に示す。この構成は第2図あるいは第8図に示した
本発明の構成において、クランク角検出手段3とトルク
演算手段4の間に慣性トルク演算手段9を付加したもの
で、この慣性トルク演算手段9はクランク角検出手段3
の出力からクランク角速度を求め、そのクランク角速度
とクランク半径、連接棒長さで決まるピストン加速度、
および往復運動部質量から慣性トルクを演算する。そし
て、演算出力をトルク演算手段4を介して機関が発生す
る正味トルクを得るためのトルク補正手段5に送る。
First, the configuration of the torque detection device for an internal combustion engine of the second embodiment is described.
It is shown in FIG. This structure is obtained by adding an inertia torque calculating means 9 between the crank angle detecting means 3 and the torque calculating means 4 in the structure of the present invention shown in FIG. 2 or FIG. Crank angle detecting means 3
The crank angular velocity is calculated from the output of, and the piston acceleration determined by the crank angular velocity, crank radius, and connecting rod length,
And the inertia torque is calculated from the mass of the reciprocating part. Then, the calculation output is sent via the torque calculation means 4 to the torque correction means 5 for obtaining the net torque generated by the engine.

本発明者は、このような第2の実施態様による装置によ
り検出した機関出力トルクを第5図に示した実験方法に
より確認した。第14図(a)に指圧のみを考慮したト
ルクTを第14図(b)に指圧と慣性力を考慮した場
合のトルクTの曲線を、いずれも第5ジャーナルトル
クとともに示す。
The present inventor confirmed the engine output torque detected by the apparatus according to the second embodiment as described above by the experimental method shown in FIG. FIG. 14 (a) shows the torque T g considering only the acupressure, and FIG. 14 (b) shows the curve of the torque T g when the acupressure and the inertial force are taken into consideration, together with the fifth journal torque.

上述からも明らかな様に第2実施態様装置は、慣性トル
クを有効に補償するので極めて正確に機関出力トルクを
検出できるものである。
As is apparent from the above, the device of the second embodiment effectively compensates the inertia torque, and therefore can detect the engine output torque extremely accurately.

「第1の実施例」 以下図面に基づいて本発明の第1の実施例を説明する。
第15図には、本発明に係る内燃機関用トルク検出装置
の好適な第1の実施例の回路図が示されている。この第
1の実施例は、シリンダ内圧力変動を電気信号として検
出し、予め設定したクランク角度の圧力を基準値とし
て、この基準値を零レベルとする補正を行ない、その補
正した圧力信号を基にエンジンの発生トルクを求めるも
のである。
[First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 15 shows a circuit diagram of a first preferred embodiment of a torque detecting device for an internal combustion engine according to the present invention. In the first embodiment, the pressure fluctuation in the cylinder is detected as an electric signal, the pressure of a preset crank angle is used as a reference value, and the reference value is corrected to zero level. The torque generated by the engine is obtained.

第15図図示の実施例は、4気筒のエンジンに本発明に
係る内燃機関用トルク検出装置が適用された例を示し、
圧力検出回路100、圧力補正回路200、クランク角
検出回路300およびトルク演算回路400路から構成
されている。
The embodiment shown in FIG. 15 shows an example in which the torque detecting device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a four-cylinder engine,
It comprises a pressure detection circuit 100, a pressure correction circuit 200, a crank angle detection circuit 300, and a torque calculation circuit 400.

圧力検出回路100は、各気筒毎に設けられた点火プラ
グとエンジンのヘッド部との間に狭持された圧電型ピッ
クアップ101,106,111および116を含み、
ピックアップ101,106,111および116に加
わる機械的な振動により、シリンダ内圧に対応する変動
量を電気的に検出する。ピックアップ101は、抵抗1
02と共に演算増幅器(以下オペアンプという)103
の非反転入力端子に接続され、オペアンプ103は抵抗
104,105と共に増幅回路を形成し、ピックアップ
101の検出信号が増幅されて、圧力補正回路200の
入力端子Tに供給される。他の気筒に設けられたピッ
クアップ106,111および116も同様に抵抗10
7,112および117と共にオペアンプ108,11
3,および118の非反転入力端子に接続され、該オペ
アンプ108,113,118は、抵抗109・11
0,114・115および119・120と共に各々増
幅回路を形成し、ピックアップ106,111,116
の各々の検出信号は増幅されて圧力補正回路200の入
力端子T,T,Tにそれぞれ供給される。第16
図は前記ピックアップ101,106,111および1
16のエンジンへの取り付け状態を示す1気筒分の断面
図である。圧電型ピックアップ183は、シリンダヘッ
ド181と点火プラグ182との間に挿入され締めつけ
られる。ピックアップ183は、シリンダ内圧変動に比
例した電圧を検出し、リード線184により取り出す。
圧力検出回路100の出力信号である各気筒のシリンダ
内圧変動に対応した電圧信号は、圧力補正回路200の
入力端子T,T,TおよびTに供給されるが以
下、1気筒分について詳細に圧力補正回路200を説明
する。
The pressure detection circuit 100 includes piezoelectric pickups 101, 106, 111 and 116 sandwiched between a spark plug provided for each cylinder and a head portion of the engine,
The mechanical vibration applied to the pickups 101, 106, 111 and 116 electrically detects the amount of fluctuation corresponding to the cylinder internal pressure. Pickup 101 has resistance 1
Operational amplifier (hereinafter referred to as operational amplifier) 103 together with 02
Connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 103, the operational amplifier 103 forms an amplifier circuit together with the resistors 104 and 105, and the detection signal of the pickup 101 is amplified and supplied to the input terminal T 1 of the pressure correction circuit 200. Similarly, the pickups 106, 111 and 116 provided in the other cylinders have the resistance 10
7, 112 and 117 together with operational amplifiers 108, 11
3, and 118 are connected to the non-inverting input terminals of the operational amplifiers 108, 113, 118, and
An amplifier circuit is formed together with 0, 114, 115, and 119, 120, and pickups 106, 111, 116 are formed.
The detection signals of the above are amplified and supplied to the input terminals T 2 , T 3 and T 4 of the pressure correction circuit 200, respectively. 16th
The figure shows the pickups 101, 106, 111 and 1
It is sectional drawing for 1 cylinder which shows the attachment state to 16 engines. The piezoelectric pickup 183 is inserted and clamped between the cylinder head 181 and the spark plug 182. The pickup 183 detects a voltage proportional to the cylinder internal pressure fluctuation, and takes it out by a lead wire 184.
The voltage signal corresponding to the in-cylinder pressure variation of each cylinder, which is the output signal of the pressure detection circuit 100, is supplied to the input terminals T 1 , T 2 , T 3 and T 4 of the pressure correction circuit 200. The pressure correction circuit 200 will be described in detail below.

入力端子Tには、後述のごとく第1気筒のシリンダ圧
力変動に対応した電圧信号が供給され、該入力端子T
はアナログ信号を断続するアナログスイッチ201の入
力端子、および抵抗207に接続される。アナログスイ
ッチ201の出力端子はコンデンサ202と共にオペア
ンプ203の非反転入力端子に接続され、アナログスイ
ッチ201、コンデンサ202はオペアンプ203と共
に、サンプリングおよびサンプリング値のホールドを行
うサンプル・ホールド回路を構成している。このサンプ
ル・ホールド回路のサンプリングタイミングは、アナロ
グスイッチ201のコントロール端子がハイレベル(以
下単にHレベルという)の期間であり、クランク角検出
回路300の出力端子Tからの信号によりコントロー
ルされる。該サンプルホールド回路は圧力検出回路10
0により検出されたシリンダ内圧変動に応じた信号の零
レベルを補正するための値つまり基準値を検出する回路
であり、アナログスイッチ201のコノトロール端子が
Hレベルになる期間の圧力信号レベルを検出しコントロ
ール端子がローレベルの期間ホールドする。図示した実
施例においては、Hレベルになる期間は180°ATD
C〜270°ATDCに設定されている。オペアンプ2
04は抵抗205,206,207および208と共に
差動増幅回路を形成し、前記サンプルホールド回路の出
力信号と圧力検出回路100からの信号を差動演算す
る。オペアンプ204の出力電圧は、トルク演算回路4
00の入力端子Tに供給される。以上のようにして得
られた信号は、圧力検出回路100により検出したシリ
ンダ内圧変動に応じた信号のレベルを180°ATDC
〜270°ATDCの期間にレベルを零とするように補
正されたものである。
A voltage signal corresponding to the cylinder pressure fluctuation of the first cylinder is supplied to the input terminal T 1 as described later, and the input terminal T 1
Is connected to the input terminal of the analog switch 201 that connects and disconnects the analog signal, and the resistor 207. The output terminal of the analog switch 201 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 203 together with the capacitor 202, and the analog switch 201 and the capacitor 202 together with the operational amplifier 203 form a sample and hold circuit that performs sampling and holds a sampling value. The sampling timing of the sample / hold circuit is a period during which the control terminal of the analog switch 201 is at a high level (hereinafter simply referred to as H level), and is controlled by a signal from the output terminal T 9 of the crank angle detection circuit 300. The sample hold circuit is a pressure detection circuit 10
A circuit for detecting a value for correcting the zero level of the signal corresponding to the cylinder internal pressure fluctuation detected by 0, that is, a reference value, and detecting the pressure signal level during the period when the control terminal of the analog switch 201 is at the H level. Holds while control pin is at low level. In the illustrated embodiment, the H level period is 180 ° ATD
It is set to C to 270 ° ATDC. Operational amplifier 2
Reference numeral 04 forms a differential amplifier circuit together with the resistors 205, 206, 207 and 208, and differentially operates the output signal of the sample hold circuit and the signal from the pressure detection circuit 100. The output voltage of the operational amplifier 204 is the torque calculation circuit 4
00 to the input terminal T 5 . The signal obtained as described above has a signal level corresponding to the cylinder pressure fluctuation detected by the pressure detection circuit 100, which is 180 ° ATDC.
It is corrected so that the level becomes zero during the period of ˜270 ° ATDC.

他の気筒のシリンダ内圧変動に応ずる信号も同様に圧力
補正回路200により零レベルの補正が行なわれ、補正
された第4気筒の圧力信号がトルク演算回路400の入
力端子Tに、第2気筒の圧力信号が入力端子Tに、
第3気筒の圧力信号が入力端子Tに各々供給される。
Similarly, signals corresponding to cylinder internal pressure fluctuations of other cylinders are also corrected to zero level by the pressure correction circuit 200, and the corrected pressure signal of the fourth cylinder is input to the input terminal T 6 of the torque calculation circuit 400 to the second cylinder. Pressure signal to the input terminal T 7 ,
The pressure signal of the third cylinder is supplied to each input terminal T 8 .

トルク演算回路400は、圧力補正回路200からの圧
力信号とクランク角検出回路300からの信号により、
エンジンの瞬時トルクを演算し出力する。図示した実施
例である4気筒のエンジンの場合のトルク演算式は次の
(5)式により示される。圧力補正回路200によって補
正された第1気筒の圧力をP,第2気筒の圧力を
,第3気筒の圧力をP,第4気筒の圧力をP
し第1気筒のTDCを基準とすれば、瞬時トルクTは T=(P1+P4-P2-P3)Arsinωt+(P1+P2+P3+P4)Ar2/2・sin2ωt (5) 但し、Aはシリンダボア面積、rはクランク半径、は
連接棒の長さ、ωはクランク角速度となる。
The torque calculation circuit 400 uses the pressure signal from the pressure correction circuit 200 and the signal from the crank angle detection circuit 300 to
Calculates and outputs the instantaneous torque of the engine. The torque calculation formula for the four-cylinder engine that is the illustrated embodiment is as follows.
It is shown by the equation (5). The pressure of the first cylinder corrected by the pressure correction circuit 200 is P 1 , the pressure of the second cylinder is P 2 , the pressure of the third cylinder is P 3 , the pressure of the fourth cylinder is P 4, and the TDC of the first cylinder is calculated. As a reference, the instantaneous torque T is T = (P 1 + P 4 -P 2 -P 3 ) Arsinωt + (P 1 + P 2 + P 3 + P 4 ) Ar 2 / 2sin2ωt (5) where A Is the cylinder bore area, r is the crank radius, is the length of the connecting rod, and ω is the crank angular velocity.

トルク演算回路400に供給された圧力補正回路200
からの各気筒の圧力信号は、オペアンプ401と抵抗4
02,403,404,405および406により構成
された加減算回路と、オペアンプ408,抵抗409,
410,411,412および413によって構成され
た加算回路に供給され、(5)式における(P1+P4-P2-P3)お
よび(P1+P2+P3+P4)が演算される。該演算された圧力(P1
+P4-P2-P3)に応ずる電圧信号は掛算器414の一つの入
力端子に供給され、他方の入力端子には、オペアンプ4
28の出力信号である(sinωt)に応ずる電圧信号が供給
され、(5)式第1項の(P1+P4-P2-P3)×(sinωt)の演算が
実行される。オペアンプ415と抵抗416,417か
ら形成される反転増幅回路は、掛算器414の出力電圧
を増幅する。抵抗416と417で決定される増幅度
は、(5)式におけるエンジンのシリンダボア面積Aと、
クランク半径rの掛算した値によって決まる定数と同じ
値である。一方オペアンプ408、抵抗409,41
0,411,412および抵抗413から形成される加
算回路の出力(P1+P2+P3+P4)に応ずる電圧信号は、抵抗
419を介してオペアンプ418の反転入力端子に供給
される。該抵抗419、オペアンプ418は抵抗420
と共に、反転増幅回路を形成し、圧力(P1+P2+P3+P4)に
応ずる電圧信号を増幅する。抵抗419と420で決ま
る増幅度は、シリンダボア面積Aと、クランク半径rお
よび連接棒の長さにより定まる前記(5)式の定数Ar2
2である。オペアンプ418を含んだ反転増幅回路の
出力電圧は、オペアンプ439の出力である(sin2ωt)
に応ずる電圧信号と共に掛算器421に入力され掛算が
行なわれる。反転増幅回路をなすオペアンプ415の出
力端子は、抵抗443を介して、掛算器421の出力端
子は、抵抗444を介して、共にオペアンプ442の反
転入力端子に接続される。該オペアンプ442は、抵抗
443,444および抵抗445と共に加算回路を形成
している。従って反転増幅回路をなすオペアンプ415
の出力である (P1+P4-P2-P3)Arsinωtに応ずる電圧信
号と、掛算器421の出力である (P1+P2+P3+P4)Ar2
2・sin2ωtに応ずる電圧信号は、前記加算回路によ
り加算され、前記(5)式によるエンジンの発生トルクに
応ずる電圧信号を出力する。トルク演算回路400へ
は、前述した補正された各気筒の圧力信号と共に、クラ
ンク角信号が供給され、従ってクランク角信号により(s
inωt)および(sin2ωt)が発生されることが理解され
る。クランク角信号はクランク角検出回路300により
検出される。このクランク角検出回路300は、エンジ
ンのクランクシャフトに直接もしくは間接的に固定され
た検出円板301と、ピックアップコイル303が巻回
された磁石302と、ピックアップコイル306が巻回
された磁石305とを含む。検出円板301の周側面近
傍には同心円上にクランク角1度毎に360個の磁性体
304が固定され、更に、円板301に半径の異なる第
1気筒上死点の位置に別の磁性体307が固定されてい
る。従って、ピックアップコイル306からは、第1気
筒のシリンダの上死点位置においてクランク角検出信号
を発生し、この検出信号はバッファ309を介してロジ
ック回路310,311,312,313,314,3
15および316のリセット端子に供給される。また、
ピックアップコイル303からは、クランク角1度毎の
信号が発生し、バッファ308を介し、ロジック回路3
10,311,312,313,314,315および
316の入力端子に供給される。ロジック回路310,
311,312,313,314,315および316
は、カウンタ回路およびゲート回路等から構成されバッ
ファ308,309の出力パネル信号によって動作す
る。ロジック回路310は、第1気筒上死点後180度
から270度の間のみHレベルとなる信号を出力し、出
力端子Tを介して圧力補正回路200のアナログスイ
ッチ201のコントロール端子へ供給する。同様にロジ
ック回路313は、上死点後90度から180度間がH
レベル、上死点後108度から上死点間がLレベルの信
号、ロジック回路311は、上死点から上死点後90度
間がHレベルの信号、ロジック回路312は、上死点後
270度から上死点間がHレベルの信号を各々出力し、
出力端子T10,T11およびT12を介して圧力補正
回路200へ供給する。また、ロジック回路314は、
第1気筒上死点から上死点後180度間がHレベルにな
る信号を出力し、ロジック回路315は第1気筒上死点
から上死点後90度間と上死点後180度から上死点後
270度間がHレベルとなる信号を出力しロジック回路
316は、上死点後90度から上死点後270度間がL
レベルでR上死点後270度から上死点後90度間がH
レベルとなる信号を出力し、前記バッファ308と30
9の出力信号と共にトルク演算回路400へ供給する。
上述のクランク角検出回路300の出力波形のタイミン
グチャートを第17図に示す。
Pressure correction circuit 200 supplied to torque calculation circuit 400
The pressure signal of each cylinder from
02, 403, 404, 405 and 406, an operational amplifier 408, a resistor 409,
Are supplied to the adder circuit constituted by 410, 411, 412 and 413, and (P 1 + P 4 -P 2 -P 3 ) and (P 1 + P 2 + P 3 + P 4 ) in the equation (5) are Is calculated. The calculated pressure (P 1
+ P 4 -P 2 -P 3 ), the voltage signal corresponding to (+ P 4 -P 2 -P 3 ) is supplied to one input terminal of the multiplier 414, and the operational amplifier 4 is connected to the other input terminal.
A voltage signal corresponding to (sin ωt) which is the output signal of 28 is supplied, and the calculation of (P 1 + P 4 -P 2 -P 3 ) × (sin ωt) in the first term of the equation (5) is executed. The inverting amplifier circuit formed by the operational amplifier 415 and the resistors 416 and 417 amplifies the output voltage of the multiplier 414. The amplification degree determined by the resistors 416 and 417 is the cylinder bore area A of the engine in the equation (5) and
It is the same value as the constant determined by the product of the crank radius r. On the other hand, operational amplifier 408, resistors 409 and 41
The voltage signal corresponding to the output (P 1 + P 2 + P 3 + P 4 ) of the adder circuit formed by 0, 411, 412 and the resistor 413 is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 418 via the resistor 419. . The resistor 419 and the operational amplifier 418 are resistors 420
At the same time, an inverting amplifier circuit is formed to amplify the voltage signal corresponding to the pressure (P 1 + P 2 + P 3 + P 4 ). Amplification degree determined by the resistance 419 and 420, and the cylinder bore area A, the determined by the length of the crank radius r and connecting rod (5) of the constant Ar 2 /
It is 2. The output voltage of the inverting amplifier circuit including the operational amplifier 418 is the output of the operational amplifier 439 (sin2ωt).
Is input to the multiplier 421 together with the voltage signal corresponding to the above, and multiplication is performed. The output terminal of the operational amplifier 415 forming the inverting amplifier circuit is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 442 through the resistor 443 and the output terminal of the multiplier 421 is connected through the resistor 444. The operational amplifier 442 forms an adding circuit together with the resistors 443 and 444 and the resistor 445. Therefore, the operational amplifier 415 forming the inverting amplifier circuit
(P 1 + P 4 -P 2 -P 3 ) Arsinωt corresponding to the voltage signal and the multiplier 421 output (P 1 + P 2 + P 3 + P 4 ) Ar 2 /
The voltage signal corresponding to 2 · sin2ωt is added by the adding circuit, and a voltage signal corresponding to the torque generated by the engine according to the equation (5) is output. The crank angle signal is supplied to the torque calculation circuit 400 together with the corrected pressure signal of each cylinder.
It is understood that inωt) and (sin2ωt) are generated. The crank angle signal is detected by the crank angle detection circuit 300. The crank angle detection circuit 300 includes a detection disc 301 directly or indirectly fixed to a crankshaft of an engine, a magnet 302 around which a pickup coil 303 is wound, and a magnet 305 around which a pickup coil 306 is wound. including. 360 magnetic bodies 304 are fixed on the concentric circle near the circumferential side surface of the detection disk 301 at every crank angle of 1 degree. Further, another magnetic material is attached to the disk 301 at the position of the top dead center of the first cylinder having a different radius. The body 307 is fixed. Therefore, the pickup coil 306 generates a crank angle detection signal at the top dead center position of the cylinder of the first cylinder, and this detection signal is passed through the buffer 309 to the logic circuits 310, 311, 312, 313, 314, 3 and 3.
15 and 316 reset terminals. Also,
A signal for each 1-degree crank angle is generated from the pickup coil 303, passes through the buffer 308, and passes through the logic circuit 3.
It is supplied to the input terminals of 10, 311, 312, 313, 314, 315 and 316. Logic circuit 310,
311, 312, 313, 314, 315 and 316
Is composed of a counter circuit, a gate circuit and the like, and operates according to the output panel signals of the buffers 308 and 309. The logic circuit 310 outputs a signal that becomes an H level only between 180 degrees and 270 degrees after the top dead center of the first cylinder, and supplies the signal to the control terminal of the analog switch 201 of the pressure correction circuit 200 via the output terminal T 9. . Similarly, the logic circuit 313 is H between 90 degrees and 180 degrees after top dead center.
Level, a signal of L level from 108 degrees to TDC after top dead center, a logic circuit 311 has an H level signal from 90 degrees to TDC after top dead center, and a logic circuit 312 indicates Outputs H-level signals between 270 degrees and top dead center,
The pressure correction circuit 200 is supplied via the output terminals T 10 , T 11 and T 12 . In addition, the logic circuit 314 is
A signal that becomes the H level from the top dead center of the first cylinder to 180 degrees after the top dead center is output, and the logic circuit 315 outputs the signal from the top dead center of the first cylinder to the 90 degrees after top dead center and from the 180 degrees after top dead center. The logic circuit 316 outputs a signal that becomes H level between 270 degrees after top dead center, and the logic circuit 316 outputs L between 90 degrees after top dead center and 270 degrees after top dead center.
At the level, R is between 270 degrees after top dead center and 90 degrees after top dead center.
It outputs a signal that becomes a level and outputs the signals to the buffers 308 and 30.
It is supplied to the torque calculation circuit 400 together with the output signal of 9.
FIG. 17 shows a timing chart of the output waveform of the crank angle detection circuit 300 described above.

クランク角検出回路300からの信号により、トルク演
算回路400は前述の(sinωt)および(sin2ωt)に応ず
る電圧信号を発生させる。すなわち、トルク演算回路4
00のアップダウンバイナリカウンタ422,423と
R−2R抵抗ラダ−424、およびオペアンプ425か
ら構成されるディジタル−アナログ変換回路は、第1気
筒上死点を0度としたクランク角度に応ずるアナログな
電圧信号を出力する。アップダウンバイナリカウンタ4
22の入力端子には、クランク角検出回路300の出力
端子T16からクランク角1度毎のデジタル信号が供給さ
れ、該カウンタ422の出力は、カウンタ423の入力
端子に供給される。またカウンタ422,423のリセ
ット端子には出力端子T13から第1気筒上死点信号が供
給され、カウンタ422,423のアップダウン端子へ
は、クランク角検出回路300の出力端子T14からクラ
ンク角180度毎の信号が供給される。従って、アップ
ダウンバイナリカウンタ422,423は第1気筒上死
点から上死点後90度までは、クランク角1度毎の信号
をアップカウントし、上死点90度から上死点後180
度まではダウンカウントする。更に上死点後180度か
ら上死点後270度まではアップカウントし、上死点後
270度から上死点まではダウンカウントという動作を
する。該カウンタ422,423のバイナリ出力は加算
動作をするR−2R抵抗ラダーに接続され、更にオペア
ンプ425で構成した電圧ホロワ回路に接続されている
ため、該オペアンプ425は、上死点から上死点後90
度までは直線的に上昇し、上死点後90度から上死点後
180度までは逆に直線的に降下する三角波上の直流電
圧を出力する。
The signal from the crank angle detection circuit 300 causes the torque calculation circuit 400 to generate a voltage signal corresponding to the above (sin ωt) and (sin 2ωt). That is, the torque calculation circuit 4
The digital-analog conversion circuit composed of the 00 up / down binary counters 422 and 423, the R-2R resistance ladder-424, and the operational amplifier 425 is an analog voltage corresponding to the crank angle with the top dead center of the first cylinder as 0 degree. Output a signal. Up-down binary counter 4
A digital signal for every 1 degree of crank angle is supplied to the input terminal of 22 from the output terminal T 16 of the crank angle detection circuit 300, and the output of the counter 422 is supplied to the input terminal of the counter 423. The reset terminal of the counters 422 and 423 is supplied with the first cylinder top dead center signal from the output terminal T 13, and the up / down terminals of the counters 422 and 423 are supplied from the output terminal T 14 of the crank angle detection circuit 300 to the crank angle. A signal every 180 degrees is supplied. Therefore, the up / down binary counters 422 and 423 up-count the signal for each crank angle of 1 degree from the top dead center of the first cylinder to 90 degrees after the top dead center, and the counters from the top dead center of 90 degrees to 180 degrees after the top dead center.
Down count up to. Further, an operation of counting up from 180 degrees after top dead center to 270 degrees after top dead center and down counting from 270 degrees after top dead center to top dead center is performed. Since the binary outputs of the counters 422 and 423 are connected to the R-2R resistance ladder that performs addition operation and further connected to the voltage follower circuit configured by the operational amplifier 425, the operational amplifier 425 is operated from the top dead center to the top dead center. After 90
It outputs a DC voltage on a triangular wave that linearly rises up to 90 degrees and linearly drops from 90 degrees after top dead center to 180 degrees after top dead center.

オペアンプ425の出力信号は、サイン波コンバータ4
26およびコサイン波コンバータ427の入力端子へ供
給され、サイン波信号およびコサイン波信号に各々変換
される。サイン波コンバータ426により得られる信号
は、クランク角で180度を1周期とする全波整流波形
となるため、オペアンプ428,抵抗429,430,
431およびアナログスイッチ432より形成される極
性反転回路に供給し、上死点後180度から上死点まで
の区間、サイン波コンバータ426の信号の極性を反転
する。すなわち、サイン波コンバータ426の出力は、
抵抗429を介してオペアンプ428の反転入力端子に
接続され、同様に抵抗430を介してオペアンプ428
の非反転入力端子に接続されている。更に、オペアンプ
428の反転入力端子と出力端子の間に抵抗431が接
続され、非反転入力端子にはL−レベル信号でオンとな
るアナログスイッチ432の入力端子が接続され、該ア
ナログスイッチ432の出力端子は接地されている。ア
ナログスイッチ432のコントロール端子へはクランク
角検出回路300の出力端子T15より、上死点から上死
点後180度までHレベルとなり上死点後180度から
上死点までがLレベルとなる信号が供給されているた
め、アナログスイッチ432は、上死点後180度から
上死点までオンON状態、上死点から上死点後108度
までオフOFF状態となる。したがって、アナログスイ
ッチ432がオンON状態の時は、オペアンプ428の
非反転入力端子は接地されることになり、オペアンプ4
28は、抵抗429および431と共に反転増幅回路を
構成し、サイン波コンバータ426の出力信号は極性が
反転される。逆に、アナログスイッチ432がオフOF
F状態の時は、オペアンプ428は非反転増幅回路とな
り信号の極性は反転されない。このようにして、オペア
ンプ428の出力からは第1気筒上死点を基準としたサ
イン波形を得ることができる。上記のクランク角検出回
路300の出力端子T13,オペアンプ425,サイン波
コンバータ426およびオペアンプ428の出力波形の
タイミングチャートを第18図に示す。同様に、オペア
ンプ425の出力はコサイン波コンバータ427に供給
され、該コサイン波コンバタの出力は、オペアンプ43
3,抵抗434,435,436およびアナログスイッ
チ437から成る極性反転回路に入力され、クランク角
検出回路300の出力端子T17からの信号により上死点
後90度から上死点後270度の期間コサイン波コンバ
ータ437からの出力信号の極性を反転する。したがっ
て、オペアンプ433は第1気筒上死点を基準としたコ
サイン波形を出力する。
The output signal of the operational amplifier 425 is the sine wave converter 4
26 and the input terminals of the cosine wave converter 427 and are converted into a sine wave signal and a cosine wave signal, respectively. Since the signal obtained by the sine wave converter 426 has a full-wave rectified waveform having a crank angle of 180 degrees as one cycle, an operational amplifier 428, resistors 429, 430,
The signal is supplied to a polarity reversing circuit formed by 431 and the analog switch 432, and the polarity of the signal of the sine wave converter 426 is reversed in the section from 180 degrees after the top dead center to the top dead center. That is, the output of the sine wave converter 426 is
It is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 428 via the resistor 429, and similarly, the operational amplifier 428 is connected via the resistor 430.
It is connected to the non-inverting input terminal of. Further, the resistor 431 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 428, the input terminal of the analog switch 432 that is turned on by the L-level signal is connected to the non-inverting input terminal, and the output of the analog switch 432. The terminal is grounded. From the output terminal T 15 of the crank angle detection circuit 300 to the control terminal of the analog switch 432, the H level is from top dead center to 180 degrees after top dead center, and the L level is from 180 degrees after top dead center to top dead center. Since the signal is supplied, the analog switch 432 is in the ON-ON state from 180 degrees after the top dead center to the top dead center, and is in the OFF state from the top dead center to 108 degrees after the top dead center. Therefore, when the analog switch 432 is in the ON-ON state, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 428 is grounded.
28 constitutes an inverting amplifier circuit together with the resistors 429 and 431, and the polarity of the output signal of the sine wave converter 426 is inverted. Conversely, the analog switch 432 is off OF
In the F state, the operational amplifier 428 serves as a non-inverting amplifier circuit, and the polarity of the signal is not inverted. In this way, a sine waveform based on the top dead center of the first cylinder can be obtained from the output of the operational amplifier 428. FIG. 18 shows a timing chart of output waveforms of the output terminal T 13 , the operational amplifier 425, the sine wave converter 426 and the operational amplifier 428 of the crank angle detection circuit 300. Similarly, the output of the operational amplifier 425 is supplied to the cosine wave converter 427, and the output of the cosine wave converter is the operational amplifier 43.
A period from 90 degrees after top dead center to 270 degrees after top dead center by a signal from the output terminal T 17 of the crank angle detection circuit 300, which is input to the polarity reversing circuit composed of 3, resistors 434, 435, 436 and analog switch 437. The polarity of the output signal from the cosine wave converter 437 is inverted. Therefore, the operational amplifier 433 outputs a cosine waveform based on the top dead center of the first cylinder.

オペアンプ428のサイン波出力信号は、掛算器414
と掛算器438の入力端子に供給される。該掛算器43
8の他の入力端子には、前記オペアンプ433のコサイ
ン波形出力が供給され、掛算が行なわれる。すなわち、
オペアンプ428の出力は(sinωt)であり、オペアンプ
433の出力は(cosωt)であるため、掛算器438の出
力は(sinωt)・(cosωt)となる。更に、掛算器438の
出力信号は、オペアンプ439の非反転入力端子に供給
される。このオペアンプ439は、抵抗440,441
と共に非反転増幅回路を形成しており、該非反転増幅回
路は、掛算器438の出力信号を2倍に増幅するように
本実施例においては、増幅度は2倍に設定されているた
め、2(sinωt)・(cosωt)すなわち(sin2ωt)に応ずる電
圧信号を出力する。オペアンプ439の出力は、掛算器
421の入力端子に供給され、前記オペアンプ418の
出力(P1+P2+P3+P4)Ar2/2と掛算が実行される。
The sine wave output signal of the operational amplifier 428 is the multiplier 414.
And the input terminal of the multiplier 438. The multiplier 43
The cosine waveform output of the operational amplifier 433 is supplied to the other input terminal of 8 for multiplication. That is,
Since the output of the operational amplifier 428 is (sin ωt) and the output of the operational amplifier 433 is (cos ωt), the output of the multiplier 438 is (sin ωt) · (cos ωt). Further, the output signal of the multiplier 438 is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 439. This operational amplifier 439 has resistors 440 and 441.
Together with a non-inverting amplifier circuit, the non-inverting amplifier circuit is set to double the amplification degree in this embodiment so as to double the output signal of the multiplier 438. The voltage signal corresponding to (sinωt) · (cosωt), that is, (sin2ωt) is output. The output of operational amplifier 439 is supplied to an input terminal of the multiplier 421, the output of the operational amplifier 418 (P 1 + P 2 + P 3 + P 4) Ar 2/2 multiplied is executed.

以上のように、本実施例によれば、4気筒エンジンの各
シリンダ内圧変動が機械的な振動としてピックアップか
ら検出され、この検出されたシリンダ内圧変動信号の予
め設定したクランク角度のレベルを零とする補正を行う
ことで、クランク角度信号と共に演算を行ないエンジン
の発生する瞬時正味トルクを簡単な手法で精度良く求め
ることが可能となる。すなわち、本第1の実施例は、機
関が各種運転速度、負荷条件で運転された場合、機関の
温度条件が変化することにより、圧力検出器の出力のゼ
ロドリフト、その他の基準値の変化が生ずるが、これら
を補正し、高い精度で機関の瞬時正味トルクを検出する
ことができるとともに、装置の実用性が高いという利点
を有する。
As described above, according to this embodiment, each cylinder internal pressure fluctuation of the four-cylinder engine is detected as mechanical vibration from the pickup, and the preset crank angle level of the detected cylinder internal pressure fluctuation signal is set to zero. By performing the correction, the instantaneous net torque generated by the engine can be accurately calculated by a simple method together with the crank angle signal. That is, in the first embodiment, when the engine is operated under various operating speeds and load conditions, the temperature condition of the engine changes, which causes zero drift of the output of the pressure detector and changes in other reference values. Although they occur, they have the advantages that they can be corrected and the instantaneous net torque of the engine can be detected with high accuracy, and that the device is highly practical.

「第2の実施例」 第19図には、前述した第15図図示の第1の実施例に
より検出されたエンジンが発生する正味トルクから、補
機駆動トルクおよび摩擦トルクを除いたエンジン出力ト
ルクを求める好適な第2の実施例が示されている。以下
この第2の実施例の回路構成を詳細に説明する。第19
図図示の第2の実施例におけるトルク補正回路500の
掛算器513の入力端子には、前述した第15図図示の
第1の実施例におけるトルク演算回路400のオペアン
プ442の出力信号が端子T18を介して供給される。各
掛算器513の他の入力端子には、後述するエンジン回
転数に反比例する信号を出力するオペアンプ512の出
力信号が供給される。また、第15図図示のクランク角
検出回路300の出力端子T16からのクランク角1度毎
の信号がモノマルチ回路501の入力端子に供給され、
該モノマルチ回路501は、抵抗502とコンデンサ5
03によって決まるパルス幅一定の信号を出力する。パ
ルス幅一定のモノマルチ回路501からの出力信号は、
抵抗504、コンデンサ505およびオペアンプ506
から成る積分回路に入力され平均化される。したがっ
て、オペアンプ506の出力はエンジン回転数に比例す
る直流電圧信号となる。エンジンが発生する正味トルク
から、補機駆動トルクおよび摩擦トルクを除いたエンジ
ン出力トルクを求めるためには、次式に示す補正を行な
うことで達成できる。すなわち、求めるエンジン出力ト
ルクをTD、正味トルクをTCとすれば TD=ATC−B (6) となる式で可能となる。
[Second Embodiment] FIG. 19 shows the engine output torque obtained by removing the accessory drive torque and the friction torque from the net torque generated by the engine detected by the first embodiment shown in FIG. A second preferred embodiment for determining is shown. The circuit configuration of the second embodiment will be described in detail below. 19th
Figure A illustrates the input terminal of the multiplier 513 of the torque correction circuit 500 in the second embodiment, the output signal terminal T 18 of the operational amplifier 442 of the torque calculation circuit 400 in the first embodiment of Fig. 15 shown as described above Is supplied via. The other input terminal of each multiplier 513 is supplied with the output signal of the operational amplifier 512 that outputs a signal inversely proportional to the engine speed, which will be described later. Further, a signal from the output terminal T 16 of the crank angle detection circuit 300 shown in FIG. 15 every 1 degree of the crank angle is supplied to the input terminal of the mono-multi circuit 501,
The mono-multi circuit 501 includes a resistor 502 and a capacitor 5
A signal having a constant pulse width determined by 03 is output. The output signal from the mono-multi circuit 501 with a constant pulse width is
Resistor 504, capacitor 505 and operational amplifier 506
Is input to the integration circuit and averaged. Therefore, the output of the operational amplifier 506 becomes a DC voltage signal proportional to the engine speed. In order to obtain the engine output torque from the net torque generated by the engine, which excludes the accessory drive torque and the friction torque, the correction shown in the following equation can be performed. That is, if the engine output torque to be obtained is T D and the net torque is T C , it becomes possible to use the equation T D = AT C −B (6).

定数AおよびBは、エンジン回転数の関数であり、この
第2の実施例では第20図(a),(b)に示すように、定数
Aは、エンジン回転数Nの上昇と共に小さな値をとり、
逆に定数Bは、エンジン回転数Nの上昇と共に大きな値
をとるようにしてあるため、全回転数域で補正が可能と
なる。オペアンプ506の出力は、エンジン回転数Nに
比例する直流信号であるため、抵抗507,508,5
09,510,511とオペアンプ512から成る反転
加算回路により第20図(a)に示すようなエンジン回転
数の上昇と共に直線的に減少する電圧信号を出力する。
該オペアンプ512の出力信号は、前記した掛算器51
3の入力に供給されているため、掛算器513の出力は
前記(6)式のATCに応ずる信号となる。該掛算器513
の出力は、抵抗514を介してオペアンプ518の非反
転入力端子に供給される。また、オペアンプ506の出
力は、抵抗516を介してオペアンプ518の反転入力
端子に供給される。該オペアンプ518は抵抗514,
515,516および517と共に差動増巾器を構成し
ている。したがって、オペアンプ518の出力は、前記
した掛算器513の出力であるATCに応ずる信号から、
オペアンプ506の出力である第20図(b)に示したよ
うな、エンジン回転数の上昇と共に直線的に増加する電
圧信号を減算した電圧信号となる。すなわち、前述した
(6)式である(TD=ATC−B)に応ずる電圧信号がトルク補
正回路500の出力となり、エンジンが発生した正味ト
ルクから補機駆動トルク、および摩擦トルクを除いたエ
ンジン出力トルクが求まる。したがって、第2の実施例
によれば、第20図に示すごとくエンジン回転数と直線
関係にある情報によりエンジンが発生する正味トルクを
補正することで、全回転数域において、補機駆動トルク
および摩擦トルクを除いた機関が駆動系を駆動するエン
ジン出力トルクを求めることが可能となる利点がある。
The constants A and B are functions of the engine speed, and in this second embodiment, as shown in FIGS. 20 (a) and 20 (b), the constant A has a small value as the engine speed N increases. The bird
On the contrary, the constant B takes a large value as the engine speed N increases, so that it can be corrected in the entire speed range. Since the output of the operational amplifier 506 is a DC signal proportional to the engine speed N, the resistors 507, 508, 5
An inverting addition circuit composed of 09, 510 and 511 and an operational amplifier 512 outputs a voltage signal which linearly decreases as the engine speed increases as shown in FIG. 20 (a).
The output signal of the operational amplifier 512 is the multiplier 51 described above.
Since it is supplied to the input of No. 3, the output of the multiplier 513 becomes a signal corresponding to AT C in the equation (6). The multiplier 513
Is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 518 via the resistor 514. Further, the output of the operational amplifier 506 is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 518 via the resistor 516. The operational amplifier 518 has resistors 514,
Together with 515, 516 and 517 form a differential amplifier. Accordingly, the output of the operational amplifier 518, the signal to comply to AT C which is the output of the multiplier 513 mentioned above,
The output voltage of the operational amplifier 506 is the voltage signal obtained by subtracting the voltage signal that linearly increases as the engine speed increases, as shown in FIG. That is, as described above
(6) is a type voltage signal to comply to (T D = AT C -B) is an output of the torque correction circuit 500, accessory driving torque from the net torque engine occurs, and the engine output torque, except for the friction torque I want it. Therefore, according to the second embodiment, as shown in FIG. 20, by correcting the net torque generated by the engine based on the information that is linearly related to the engine speed, the auxiliary machine drive torque and There is an advantage that the engine, which excludes the friction torque, can obtain the engine output torque that drives the drive system.

「第3の実施例」 第21図には前述した第1の実施例により検出されたエ
ンジンの瞬時正味トルクから、クランク角度を指定する
ことにより駆動トルクを求める好適な第3の実施例が示
されている。この第3の実施例においては、前述した第
15図図示の第1の実施例におけるトルク演算回路40
0に駆動トルク検出回路450およびクランク角指定回
路350を付加することにより各気筒の爆発行程内に駆
動トルクを検出しアナログ電圧信号として出力すること
を狙いとする。以下この第3の実施例の回路構成を詳細
に説明する。第21図図示の実施例は、第15図に示す
第1の実施例により求められた4気筒エンジンが出力す
る瞬時正味トルクに応ずるシリアル出力信号の供給を受
け、予め指定されたクランク角度における積分値を求め
る駆動トルクに応ずるアナログ信号を出力する駆動トル
ク検出回路450と、該クランク角度を指定するための
クランク角指定回路350から構成される。
[Third Embodiment] FIG. 21 shows a preferred third embodiment in which the drive torque is obtained by designating the crank angle from the instantaneous net torque of the engine detected by the above-described first embodiment. Has been done. In the third embodiment, the torque calculation circuit 40 in the first embodiment shown in FIG. 15 described above.
By adding the drive torque detection circuit 450 and the crank angle designating circuit 350 to 0, it is aimed to detect the drive torque within the explosion stroke of each cylinder and output it as an analog voltage signal. The circuit configuration of the third embodiment will be described in detail below. The embodiment shown in FIG. 21 is supplied with a serial output signal corresponding to the instantaneous net torque output from the four-cylinder engine obtained by the first embodiment shown in FIG. 15 and integrated at a crank angle designated in advance. It is composed of a drive torque detection circuit 450 that outputs an analog signal corresponding to the drive torque for which a value is requested, and a crank angle designation circuit 350 for designating the crank angle.

駆動トルク検出回路450は、エンジンの瞬時正味トル
ク信号から爆発行程の間に駆動トルク信号を検出するた
めに、予め指定したクランク角度の間、瞬時正味トルク
信号を積分し、最終値をサンプルホールドしアナログ量
として出力するものである。前述した第15図図示の実
施例におけるトルク演算回路400のオペアンプ442
の出力信号は、第21図図示の駆動トルク検出回路45
0の入力端子T18および抵抗455を介してオペアンプ
458の反転入力端子に供給される。該オペアンプ45
8と抵抗455は、コンデンサ456およびアナログス
イッチ457と共に積分回路を形成し、アナログスイッ
チ457のコントロール端子は、ORゲート454の出
力に接続される。前記アナログスイッチ457は、前記
ORゲート454の出力がHレベルの時オフOFF状態
となりLレベルの時にオンON状態となるため、前記コ
ンデンサ456およびオペアンプ458を含む積分回路
は、ORゲート454の出力がHレベルの期間、積分動
作をする。該積分動作をする期間は、エンジンの出力ト
ルクが駆動トルクとして作用する間であり、第21図図
示の第3の実施例では、上死点から上死点後100度に
設定されている。前記積分回路のオペアンプ458の出
力は、信号の極性が反転されているため、抵抗459,
460およびオペアンプ461から形成られる反転増幅
回路に供給され再度極性を反転し、前記積分回路の入力
信号の極性と同一にする。オペアンプ461の出力は、
アナログスイッチ462の入力端子に供給される。該ア
ナログスイッチ462は、コンデンサ463,オペアン
プ464に共にサンプルホールド回路を形成している。
このサンプルホールド回路のサンプリングのタイミング
は前記積分回路が積分動作を終了する前後の上死点後約
100度であり、モノマルチ回路451の出力信号をア
ナログスイッチ462のコントロール端子に供給するこ
とでサンプリングされる。コンデンサ452と抵抗45
3によって出力信号のパルス幅が決まるモノマルチ回路
451は、クランク角指定回路350からの信号のネガ
ティブエッジで動作し、短時間Hベルのパルス信号を出
力する。また、クランク角指定回路350からの信号は
ORゲート454の一方の入力端子に供給され、他方の
入力端子にはモノマルチ回路451の出力である短時間
のHレベルのパルス信号が供給され、該ORゲート45
4は、2入力の論理和された信号を出力する。このOR
ゲート454の出力は、アナログスイッチ457のコン
トロール端子に、モノマルチ回路451の出力は、アナ
ログスイッチ462のコントロール端子に、各々供給さ
れる。したがって、前記抵抗455,コンデンサ45
6,アナログスイッチ457およびオペアンプ458か
ら成る積分回路により、積分動作は、上死点から上死点
後ほぼ100度の区間行なわれる。アナログスイッチ4
62,コンデンサ463およびオペアンプ464から形
成される前記サンプルホールド回路は、積分区間の最終
値をサンプリングし、次のサンプリングまでホールドす
る。
The drive torque detection circuit 450 integrates the instantaneous net torque signal for a predetermined crank angle and samples and holds the final value in order to detect the drive torque signal from the instantaneous net torque signal of the engine during the explosion stroke. It is output as an analog quantity. The operational amplifier 442 of the torque calculation circuit 400 in the embodiment shown in FIG. 15 described above.
The output signal of the drive torque detection circuit 45 shown in FIG.
It is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 458 via the 0 input terminal T 18 and the resistor 455. The operational amplifier 45
8 and the resistor 455 form an integrating circuit together with the capacitor 456 and the analog switch 457, and the control terminal of the analog switch 457 is connected to the output of the OR gate 454. The analog switch 457 is turned off when the output of the OR gate 454 is H level and is turned on when the output of the OR gate 454 is L level. Therefore, the output of the OR gate 454 is output from the integration circuit including the capacitor 456 and the operational amplifier 458. The integration operation is performed during the H level period. The period during which the integration operation is performed is during which the output torque of the engine acts as the drive torque, and in the third embodiment shown in FIG. 21, it is set from top dead center to 100 degrees after top dead center. The output of the operational amplifier 458 of the integrator circuit has the inverted signal polarity, so that the resistance 459,
The signal is supplied to the inverting amplifier circuit formed by 460 and the operational amplifier 461, and the polarity is inverted again to make it the same as the polarity of the input signal of the integrating circuit. The output of the operational amplifier 461 is
It is supplied to the input terminal of the analog switch 462. The analog switch 462 forms a sample hold circuit together with the capacitor 463 and the operational amplifier 464.
The sampling timing of this sample hold circuit is about 100 degrees after the top dead center before and after the integration circuit finishes the integration operation, and the sampling signal is supplied by supplying the output signal of the mono-multi circuit 451 to the control terminal of the analog switch 462. To be done. Capacitor 452 and resistor 45
The mono-multi circuit 451 in which the pulse width of the output signal is determined by 3 operates at the negative edge of the signal from the crank angle designating circuit 350, and outputs a pulse signal of H bell for a short time. The signal from the crank angle designating circuit 350 is supplied to one input terminal of the OR gate 454, and the other input terminal is supplied with a short-time H-level pulse signal output from the mono-multi circuit 451. OR gate 45
4 outputs a signal obtained by logically adding two inputs. This OR
The output of the gate 454 is supplied to the control terminal of the analog switch 457, and the output of the mono-multi circuit 451 is supplied to the control terminal of the analog switch 462. Therefore, the resistor 455, the capacitor 45
6, the integration circuit including the analog switch 457 and the operational amplifier 458 performs the integration operation from the top dead center to a period of about 100 degrees after the top dead center. Analog switch 4
The sample-hold circuit formed by 62, the capacitor 463, and the operational amplifier 464 samples the final value of the integration interval and holds it until the next sampling.

クランク角指定回路350は、前述した第15図図示の
第1の実施例においては、クランク角検出回路300に
含まれており、前記積分回路の積分領域をクランク角度
で指定する。
The crank angle designation circuit 350 is included in the crank angle detection circuit 300 in the first embodiment shown in FIG. 15 described above, and designates the integration region of the integration circuit by the crank angle.

クランク角指定回路350には、第15図に図示した第
1の実施例と同様な円板351に、半径の異なる同心円
上に上死点および上死点位置よりも100度回転方向に
関して遅れた側に磁性体354および355をとりつけ
てある。また、該磁性体354および355の位置と軸
対称の位置に別の磁性体356,357をとりつけてあ
る。そして、磁石352に巻線を施した電磁ピックアッ
プ353を該磁性体356,357が通過するときに上
死点後100度で電圧を発生するような位置に配設して
ある。該電磁ピックアップ353はバッファ361を介
してフリップフロップ363の入力端子に接続されてい
る。更に、円板351には半径の異なる前記磁性体35
5と356のほぼ中央の位置に別の磁性体360が固定
され、磁石358に巻いたピックアップコイル359に
より信号を発生する。該ピックアップコイル359はバ
ッファ362を介してフリップフロップ363のリセッ
ト端子に接続されている。該フリップフロップ363
は、次表の真理値表に従って動作し、各気筒の上死点か
ら上死点後100度の期間に正の電圧を、それ以外では
O〔V〕の電圧を発生しその出力を前記モノマルチ回路
451の入力およびORゲート454の入力に供給す
る。
In the crank angle designating circuit 350, a disc 351 similar to that of the first embodiment shown in FIG. 15 is provided on the concentric circles with different radii, and is delayed by 100 degrees from the top dead center and the top dead center position with respect to the rotation direction. Magnetic bodies 354 and 355 are attached to the side. Further, other magnetic members 356 and 357 are attached at positions axially symmetrical to the positions of the magnetic members 354 and 355. The magnetic pickup 353 having the magnet 352 wound is arranged at a position where a voltage is generated at 100 degrees after the top dead center when the magnetic bodies 356 and 357 pass through. The electromagnetic pickup 353 is connected to the input terminal of the flip-flop 363 via the buffer 361. Further, the circular plate 351 has the magnetic bodies 35 with different radii.
Another magnetic body 360 is fixed at a position approximately in the center of 5 and 356, and a signal is generated by a pickup coil 359 wound around a magnet 358. The pickup coil 359 is connected to the reset terminal of the flip-flop 363 via the buffer 362. The flip-flop 363
Operates in accordance with the truth table of the following table, generates a positive voltage in the period from the top dead center of each cylinder to 100 degrees after the top dead center, and otherwise generates a voltage of O [V] and outputs its output to the mono It is supplied to the input of the multi-circuit 451 and the input of the OR gate 454.

上記のフリップフロップ363,モノマルリ回路45
1,ORゲート454の出力波形および第15図に示す
第1の実施例のオペアンプ442の出力端子T18におけ
る出力波形のタイミングチャートを第22図に示す。
The above-mentioned flip-flop 363, monolithic circuit 45
FIG. 22 shows a timing chart of the output waveform of the OR gate 454 and the output waveform at the output terminal T 18 of the operational amplifier 442 of the first embodiment shown in FIG.

したがって、この第3の実施例は、第22図に示すオペ
アンプ442の出力であるエンジンの瞬時正味トルクの
うち駆動トルクとして作用する上死点から上死点100
度の区間の面積(第22図の斜線の部分)を求め、アナ
ログなシリアル信号として出力するため、各気筒の吸入
行程毎に該得られた駆動トルク信号によりエンジンの燃
料噴射量等を決定してエンジン出力を検出し、対応の速
い制御を行なうことができ、エンジン出力のフィードバ
ック信号として使用することが可能となる利点がある。
Therefore, in the third embodiment, among the instantaneous net torque of the engine, which is the output of the operational amplifier 442 shown in FIG.
Degree area (hatched portion in FIG. 22) is obtained and output as an analog serial signal, the fuel injection amount of the engine is determined by the obtained driving torque signal for each intake stroke of each cylinder. It is possible to detect the engine output by means of the engine and perform a quick control, and there is an advantage that it can be used as a feedback signal of the engine output.

「第4の実施例」 第23図には、前述した第15図図示の第1の実施例
に、ピストン加速度および往復運動部の質量から慣性ト
ルクを演算する慣性トルク演算回路600を付加するこ
とにより、エンジンの出力瞬時トルクを検出し出力する
好適な第4の実施例を示す。
[Fourth Embodiment] In FIG. 23, an inertia torque calculation circuit 600 for calculating an inertia torque from the piston acceleration and the mass of the reciprocating part is added to the first embodiment shown in FIG. Thus, a fourth preferred embodiment for detecting and outputting the output instantaneous torque of the engine will be described.

前述した第15図図示の第1の実施例によれば、シリン
ダ内圧力変動を電気信号として検出し、予め設定したク
ランク角度の圧力レベルを零とする補正を行ない、該補
正した圧力信号を基にエンジンの瞬時正味トルクが簡便
に検出される手段が示されている。該第1の実施例で
は、クランク角速度,クランク半径,および連接棒長さ
で決まるピストン加速度および往復運動部質量による慣
性力の影響が考慮されてないため、特にエンジン高回転
域においてトルク検出精度が悪化する。すなわち、4気
筒エンジンの場合、往復運動部質量をm、クランク角速
度をω,クランク半径をrとすれば慣性トルクTiは次の
(7)式で表される。
According to the first embodiment shown in FIG. 15 described above, the pressure fluctuation in the cylinder is detected as an electric signal, correction is performed to make the pressure level of the preset crank angle zero, and the corrected pressure signal is used as a basis. Shows a means for easily detecting the instantaneous net torque of the engine. In the first embodiment, the influence of the inertial force due to the piston acceleration determined by the crank angular velocity, the crank radius, and the connecting rod length and the mass of the reciprocating motion part is not taken into consideration, so that the torque detection accuracy is improved especially in the high engine speed region. Getting worse. That is, in the case of a four-cylinder engine, if the reciprocating part mass is m, the crank angular velocity is ω, and the crank radius is r, the inertia torque Ti is
It is expressed by equation (7).

Ti=−2m recωr2・sin2ωt (7) エンジン回転数の関数であるクランク角速度ωは2乗の
項として式中に導入されているため高回転になると大き
な慣性力が作用し、シリンダ内圧による燃料トルクに慣
性トルクを考慮する必要性がある。しがたって、慣性ト
ルクを検出する慣性トルク演算回路600を付加し、該
慣性トルク演算回路600の出力信号を前述した第15
図の実施例の出力信号に加算することでより精度の良い
内燃機関用トルク検出装置が構成可能となるという利点
がある。
Ti = -2m rec ω 2 r 2 · sin2 ωt (7) Crank angular velocity ω, which is a function of engine speed, is introduced as a squared term in the equation, so a large inertial force acts at high speed, and the cylinder pressure It is necessary to consider the inertia torque in the fuel torque due to. Therefore, the inertia torque calculation circuit 600 for detecting the inertia torque is added, and the output signal of the inertia torque calculation circuit 600 is added to the above-mentioned fifteenth embodiment.
There is an advantage that a more accurate torque detection device for an internal combustion engine can be configured by adding the output signal of the embodiment shown in the figure.

以下第23図に示す第4の実施例の回路構成を詳細に説
明する。第15図と同一符号のものは、同一部分を示
す。圧力検出回路100,圧力補正回路200,クラン
ク角検出回路300及びトルク演算回路400は第15
図に示す第1の実施例と同様の構成ならびに動作を行な
う。クランク角検出回路300およびトルク演算回路4
00の出力は慣性トルク演算回路600に供給される。
The circuit configuration of the fourth embodiment shown in FIG. 23 will be described in detail below. The same reference numerals as those in FIG. 15 indicate the same parts. The pressure detection circuit 100, the pressure correction circuit 200, the crank angle detection circuit 300, and the torque calculation circuit 400 are the fifteenth
The configuration and operation are similar to those of the first embodiment shown in the figure. Crank angle detection circuit 300 and torque calculation circuit 4
The output of 00 is supplied to the inertia torque calculation circuit 600.

慣性トルク演算回路600のアップダウンバイナリカウ
ンタ601,602,R−2R抵抗ラダー603および
オペアンプ604から成るディジタル−アナログ変換回
路の出力は、サイン波コンバータ605およびコサイン
波コンバータ606を介して、各々オペアンプ607,
抵抗608,609,610,アナログスイッチ611
から構成される第1の極性反転回路、およびオペアンプ
612,抵抗613,614,615,アナログスイッ
チ616から構成される第2の極性反転回路に供給され
る。該オペアンプ607とオペアンプ612の出力は、
掛算器617により掛算が行なわれ、更にオペアンプ6
18,抵抗619,620から成る非反転増幅回路に供
給される。以上は、第15図に示す第1の実施例と同様
の構成ならびに動作を行なうため、オペアンプ618を
含む非反転増幅回路は、sin2ωtに応ずるアナログ電圧
信号を出力する。該オペアンプ618の出力は、掛算器
626の一方の入力端子に供給される。また、クランク
角検出回路300の出力端子T16は、周波数一電圧変換
回路621の入力に接続され、該周波数一電圧変換回路
621によりクランク角1度毎の信号の周波数がアナロ
グ電圧に変化され、クランク角速度ωに応ずる電圧信号
として出力される。更に、該クランク角速度ωに応ずる
信号は、2乗回路622に供給され、クランク角速度信
号の2乗すなわちωに応ずる信号に変換される。2乗
回路622の出力は、抵抗624を介してオペアンプ6
23の反転入力端子に供給され、該抵抗624は、オペ
アンプ623,抵抗625と共に、反転増幅回路を形成
している。前記抵抗624と625によって決まる該反
転増幅回路の増幅度は、前記(7)式中の−2mr2に設定さ
れているため、オペアンプ623は、−2mω
応ずるアナログ電圧信号を出力する。該オペアンプ62
3の出力は前記掛算器626の他の入力端子に供給さ
れ、オペアンプ618の出力であるsin2ωtに応ずる電
圧信号と、掛算が行なわれる。したがって、掛算器62
6は、4気筒エンジンの慣性トルクである−2mωr2
sin2ωtに応ずるアナログ電圧信号を出力することにな
る。該掛算器626の出力は抵抗629を介してオペア
ンプ627の非反転入力端子に供給され、トルク演算回
路400の出力である補正されたシリンダ内圧信号から
求めた燃焼トルクに応ずる電圧信号は、端子T18および
抵抗628を介して同様にオペアンプ627の非反転入
力端子に供給される。オペアンプ627の非反転入力端
子には別の抵抗630が接地間に接続されている。更
に、オペアンプ627の反転入力端子には、抵抗631
が接地間に、抵抗632が出力端子T21間に各々接続さ
れ、前記抵抗628,629および630と共に非反転
加算回路を形成している。したがって、トルク演算回路
400の出力である燃焼トルクに応ずる電圧信号と掛算
器626の出力である慣性トルクに応ずる電圧信号が加
算され、4気筒エンジンの出力瞬時トルクに応ずるシリ
アル電圧信号としてオペアンプ627から出力される。
The output of the digital-analog conversion circuit including the up / down binary counters 601, 602, the R-2R resistance ladder 603 and the operational amplifier 604 of the inertia torque calculation circuit 600 is output through the operational amplifier 607 through the sine wave converter 605 and the cosine wave converter 606, respectively. ,
Resistors 608, 609, 610, analog switch 611
Is supplied to the first polarity inverting circuit composed of the above, and the second polarity inverting circuit composed of the operational amplifier 612, the resistors 613, 614, 615, and the analog switch 616. The outputs of the operational amplifiers 607 and 612 are
Multiplication is performed by the multiplier 617, and then the operational amplifier 6
It is supplied to a non-inverting amplifier circuit composed of 18, resistors 619 and 620. Since the configuration and operation similar to those of the first embodiment shown in FIG. 15 are performed, the non-inverting amplifier circuit including the operational amplifier 618 outputs an analog voltage signal corresponding to sin2ωt. The output of the operational amplifier 618 is supplied to one input terminal of the multiplier 626. The output terminal T 16 of the crank angle detection circuit 300 is connected to the input of the frequency-voltage conversion circuit 621, and the frequency-voltage conversion circuit 621 changes the frequency of the signal for each crank angle of 1 degree into an analog voltage. It is output as a voltage signal corresponding to the crank angular velocity ω. Further, the signal corresponding to the crank angular velocity ω is supplied to the squaring circuit 622 and converted into a signal corresponding to the square of the crank angular velocity signal, that is, ω 2 . The output of the squaring circuit 622 is output via the resistor 624 to the operational amplifier 6
The resistor 624, which is supplied to the inverting input terminal of 23, forms an inverting amplifier circuit together with the operational amplifier 623 and the resistor 625. Since the amplification degree of the inverting amplifier circuit, which is determined by the resistors 624 and 625, is set to −2mr 2 in the equation (7), the operational amplifier 623 outputs an analog voltage signal corresponding to −2mω 2 r 2. . The operational amplifier 62
The output of 3 is supplied to the other input terminal of the multiplier 626, and is multiplied with the voltage signal corresponding to sin2ωt which is the output of the operational amplifier 618. Therefore, the multiplier 62
6 is the inertia torque of a 4-cylinder engine, -2 mω 2 r 2
An analog voltage signal corresponding to sin2ωt will be output. The output of the multiplier 626 is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 627 via the resistor 629, and the voltage signal corresponding to the combustion torque obtained from the corrected internal cylinder pressure signal which is the output of the torque calculation circuit 400 is the terminal T Similarly, it is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 627 via 18 and the resistor 628. Another resistor 630 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 627 between the ground. Further, a resistor 631 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 627.
Is connected to the ground and a resistor 632 is connected between the output terminals T 21 , respectively, and together with the resistors 628, 629 and 630 form a non-inverting addition circuit. Therefore, the voltage signal corresponding to the combustion torque which is the output of the torque calculation circuit 400 and the voltage signal corresponding to the inertia torque which is the output of the multiplier 626 are added, and a serial voltage signal corresponding to the output instantaneous torque of the 4-cylinder engine is output from the operational amplifier 627. Is output.

以上のように、前述した第4の実施例によれば、慣性ト
ルクを考慮することができエンジンに簡単な圧力検出器
と、クランク角検出センサを取り付けることによりエン
ジン瞬時トルクを指圧のみで検出可能な低回転域から往
復運動部の慣性力の効果も考慮する必要のある高回転域
まで機関の全回転域に亘り精度良く検出できるという利
点がある。
As described above, according to the above-described fourth embodiment, the inertia torque can be taken into consideration and a simple pressure detector and a crank angle detection sensor can be attached to the engine to detect the engine instantaneous torque only by finger pressure. There is an advantage that it is possible to detect accurately over the entire rotation range of the engine from a low rotation range to a high rotation range where it is necessary to consider the effect of the inertial force of the reciprocating portion.

「第5の実施例」 以下本発明の第5の実施例を説明する。この第5の実施
例はマイクロプロセッサを用いて装置を構成したもので
ある。
[Fifth Embodiment] A fifth embodiment of the present invention will be described below. In the fifth embodiment, the device is constructed by using a microprocessor.

第24図は第4の実施例のブロック図である。711
a,711bは圧力変換器、712はクランク角検出
器、713a,713bは電荷増幅器、714はクラン
ク角からクランク角速度を求めるためのF/Vコンバータ
である。715はA/D変換部716と入出力制御部71
7からなるA/D変換装置であり、718は中央演算処
理装置、719はRAM,720はROM,721は出
力装置である。
FIG. 24 is a block diagram of the fourth embodiment. 711
Reference numerals a and 711b are pressure converters, 712 is a crank angle detector, 713a and 713b are charge amplifiers, and 714 is an F / V converter for obtaining the crank angular velocity from the crank angle. 715 is an A / D converter 716 and an input / output controller 71
7 is an A / D conversion device, 718 is a central processing unit, 719 is a RAM, 720 is a ROM, and 721 is an output device.

第25図は、第24図図示のA/D変換装置716の一構
成例である。731a〜731b,732,734はサ
ンプルホールド回路、733はマルチプレクサ、735
はA/D変換器、736はA/D変換制御回路である。第
1気筒の上死点信号DはA/D変換部716のトリガーと
して、1度毎のクランク角信号CはA/D変換部716の
サンプリング信号として用いられる。A/D変換制御回路
736はシリンダ内圧A1,A2およびクランク角速度B
を同時サンプルホールドするための信号E1,E2
3,マルチプレクサ733の制御信号F、マルチプレ
クラ733の出力をサンプルホールドするための信号
G、およびサンプルホールド回路734からの出力をA/
D変換するための信号Hを出力する。
FIG. 25 is a configuration example of the A / D conversion device 716 shown in FIG. 24. 731a to 731b, 732, 734 are sample hold circuits, 733 is a multiplexer, 735
Is an A / D converter, and 736 is an A / D conversion control circuit. The top dead center signal D of the first cylinder is used as a trigger for the A / D conversion unit 716, and the crank angle signal C for each degree is used as a sampling signal for the A / D conversion unit 716. The A / D conversion control circuit 736 controls the cylinder internal pressures A 1 and A 2 and the crank angular velocity B.
Signals E 1 , E 2 , for simultaneously sample-holding
E 3 , the control signal F of the multiplexer 733, the signal G for sample-holding the output of the multiplexer 733, and the output from the sample-hold circuit 734 are A /
The signal H for D conversion is output.

第24図図示のROM720は第26図に流れ図として
示すプログラムが格納してある記憶装置であり、RAM
719はプログラムに従って演算処理を実行するときの
演算途中結果を一時格納する記憶装置である。中央演算
処理装置718は、ROM720に格納された第26図
に示すプログラムに従って、A/D変換されたデータから
機関全体の瞬時トルクを計算し出力装置721に出力す
る。
The ROM 720 shown in FIG. 24 is a storage device in which the program shown in the flowchart of FIG.
Reference numeral 719 is a storage device for temporarily storing an intermediate calculation result when the arithmetic processing is executed according to the program. The central processing unit 718 calculates the instantaneous torque of the entire engine from the A / D converted data according to the program shown in FIG. 26 stored in the ROM 720 and outputs it to the output device 721.

次に第5の実施例の作用について述べる。シリンダ内圧
に応ずる信号A1,A2およびクランク角1度毎の信号C
の周波数が第24図におけるF/Vコンバータ714によ
って変換されたクランク角速度BがA/D変換部716に
入力され、かつ第25図図示で第1気筒の上死点信号D
がA/D変換制御回路736に入力されると、クランク角
1度毎に、制御信号E1,E2,E3,F,G,Hによっ
て同時サンプルホールドされた後A/D変換される。これ
らA/D変換されたデータは、一時第24図図示のRAM
719に格納される(以下第25図図示のステップ
1)。測定されたシリンダ内圧P*(i) (t)から、あらか
じめ指定された角度を基準圧とする補正を行ない、補正
されたシリンダ内圧P(i) (t)を求める(以上第26図図
示のステップ2)。圧力補正されたシリンダ内圧P(i)
(t)にボア断面積Areaを掛けて、シリンダ圧内によりピ
ストンに作用する力Fp (i) (t)を求める(以上第26図
図示のステップ3)。クランク半径rコンロッド長さ
、およびA/D変換されたクランク角速度ωからピスト
ン加速度α(1)を求め、さらにこれに往復運動部の質量
Mrecを掛けて、往復運動部の慣性力Fj (i) (t)を求める
(以上第26図図示のステップ4)。シリンダ内圧P
(i) (t)によりピストンに作用する力Fp (i) (t)と往復運
動部の慣性力Fi (i) (t)を加算して合力を求め、さらに
クランク半径rを掛けて各気筒毎の瞬時トルクT(i) (t)
を求める(以上第26図図示のステップ5)。各気持筒
毎の瞬時トルクT(i) (t)を全気筒について加算し、機関
全体が発生する瞬時トルクT(t)を求め出力装置21に
出力する(以上第26図図示のステップ6)。
Next, the operation of the fifth embodiment will be described. Signals A 1 and A 2 corresponding to the cylinder pressure and a signal C every 1 degree of crank angle
The crank angular velocity B whose frequency is converted by the F / V converter 714 in FIG. 24 is input to the A / D converter 716, and the top dead center signal D of the first cylinder is shown in FIG. 25.
Is inputted to the A / D conversion control circuit 736, the signals are simultaneously sampled and held by the control signals E 1 , E 2 , E 3 , F, G and H for every 1 degree of crank angle, and then A / D converted. . These A / D converted data are temporarily stored in the RAM shown in FIG.
It is stored in 719 (hereinafter, step 1 shown in FIG. 25). From the measured cylinder internal pressure P * (i) (t) , correction is performed with a predetermined angle as a reference pressure to obtain the corrected cylinder internal pressure P (i) (t) (above, FIG. 26 is illustrated. Step 2). Pressure-compensated cylinder pressure P (i)
By multiplying (t) by the bore cross-sectional area Area, the force F p (i) (t) acting on the piston within the cylinder pressure is obtained (above step 3 shown in FIG. 26). The piston acceleration α (1) is obtained from the crank radius r connecting rod length and the crank angular velocity ω that has been A / D converted, and this is multiplied by the mass Mrec of the reciprocating portion to obtain the inertial force F j (i ) (t) is obtained (the above is step 4 shown in FIG. 26). Cylinder pressure P
(i) by (t) by adding the force acting on the piston F p (i) (t) and the reciprocating motion of the inertial force F i (i) (t) seeking force, further multiplied by the crank radius r Instantaneous torque T (i) (t) for each cylinder
Is obtained (above, step 5 shown in FIG. 26). The instantaneous torque T (i) (t) for each cylinder is added for all cylinders, and the instantaneous torque T (t) generated by the entire engine is calculated and output to the output device 21 (step 6 shown in FIG. 26). .

以上述べたように、この第5の実施例は、シリンダ内圧
力変動によりピストン作用する力と、往復運動部の慣性
力が機関のピストン・クランク機構に従ってピストン型
内燃機関の駆動軸に発生する瞬時トルクを検出する場合
において、気筒内の圧力変動の基準圧を補正することに
より機関の温度条件の変化に伴う圧力検出器のゼロドリ
フト、基準値の変化を補償して精度よく機関が発生する
瞬時トルクを求めることができる。この第5の実施例で
は、A/D変換装置および中央演算処理装置を用いている
のでシステムの信頼性が高いという利点がある。
As described above, in the fifth embodiment, the moment when the force acting on the piston due to the pressure fluctuation in the cylinder and the inertial force of the reciprocating portion are generated on the drive shaft of the piston type internal combustion engine according to the piston / crank mechanism of the engine. When detecting torque, the zero pressure drift of the pressure detector due to changes in engine temperature conditions and the change in reference value are compensated by correcting the reference pressure for pressure fluctuations in the cylinders, and the moment when the engine is generated accurately The torque can be calculated. In the fifth embodiment, since the A / D converter and the central processing unit are used, there is an advantage that the system reliability is high.

機関の回転速度が速度になると往復運動部の慣性力によ
る影響は大きくなり、シリンダ内圧のみでは機関の発生
するトルクを評価できない場合がある。第27図は往復
運動部の慣性力を考慮しない場合を実線とし考慮した場
合を点線としたトルクTgの比較結果であり、この第5
の実施例で行なったように慣性力を考慮することによっ
て駆動軸に発生している瞬時トルクを好適に評価でき
る。
When the rotational speed of the engine becomes high, the influence of the inertial force of the reciprocating part becomes large, and the torque generated by the engine may not be evaluated only by the cylinder internal pressure. FIG. 27 shows a comparison result of the torque Tg when the inertial force of the reciprocating part is not taken into consideration and the solid line is taken into consideration.
By taking into consideration the inertial force as in the embodiment described above, the momentary torque generated on the drive shaft can be preferably evaluated.

「第6の実施例」 次に、第6の実施例について述べる。第6の実施例は第
5の実施例と同様に、マイクロプロセッサを含んだ構成
になっているが第5の実施例で取り扱っていた往復運動
部の慣性力によるトルクを含んでいない構成であり、シ
リンダ内圧のみによって発生する機関の瞬時トルクを求
めるものである。第28図は第6の実施例のブロック図
であり、第5の実施例によりクランク角度からクランク
角速度を求めるF/Vコンバータ714を除いたものであ
る。第28図中の番号の第24図中の番号と同一のもの
である。以下第6の実施例によって実行される※ 動作を第29図図示の流れ図に従って説明する。
"Sixth Embodiment" Next, a sixth embodiment will be described. Similar to the fifth embodiment, the sixth embodiment has a configuration including a microprocessor, but does not include the torque due to the inertial force of the reciprocating unit handled in the fifth embodiment. , The instantaneous torque of the engine generated only by the cylinder internal pressure is obtained. FIG. 28 is a block diagram of the sixth embodiment, in which the F / V converter 714 for obtaining the crank angular velocity from the crank angle according to the fifth embodiment is removed. The numbers in FIG. 28 are the same as the numbers in FIG. 24. The following are examples execution of the 6 ※ explaining the operation according to the flow diagram of Figure 29 shown.

シリンダ内圧に応ずる信号A1,A2は、第1気筒の上死
点信号DがA/D変換部716つまり第25図図示のA/D変
換制御回路736に入力されると、クランク角1度毎に
同時サンプルホールドされた後、A/D変換される。これ
らA/D変換されたデータは一時RAM719に格納され
る(以上第29図図示のステップ1)。測定されたシリ
ンダ内圧P*(i) (t)から、あらかじめ指定された角度を
基準圧とする補正を行ない、補正されたシリンダ内圧P
(i) (t)を求める(以上第29図図示のステップ2)。圧
力補正されたシリンダ内圧P(i) (t)のボア断面積Area
を掛けて、シリンダ圧内によりピストンに作用する力F
(i) (t)を求める(以上第29図図示のステップ3)。シ
リンダ内圧によりピストンに作用する力F(i) (t)が駆動
軸を回転駆動するに寄与する成分を求め、さらにクラン
ク半径rを掛けて各気筒の瞬時トルクT(i) (t)を求める
(以上第29図図示のステップ4)。各気筒毎の瞬時ト
ルクT(i) (t)を全気筒について加算し、機関全体が発生
する瞬時トルクT(t)を求め出力装置721に出力する
(以上第29図図示のステップ5)。
When the top dead center signal D of the first cylinder is input to the A / D conversion unit 716, that is, the A / D conversion control circuit 736 shown in FIG. 25, the signals A 1 and A 2 corresponding to the cylinder internal pressure are crank angle 1 After being sampled and held simultaneously every time, A / D conversion is performed. These A / D converted data are temporarily stored in the RAM 719 (the above step 1 shown in FIG. 29). From the measured cylinder internal pressure P * (i) (t) , correction is performed using the previously designated angle as the reference pressure, and the corrected cylinder internal pressure P
(i) (t) is obtained (above, step 2 shown in FIG. 29). Bore cross-sectional area Area of pressure-compensated cylinder pressure P (i) (t)
The force F acting on the piston due to the cylinder pressure
(i) (t) is calculated (above, step 3 shown in FIG. 29). A component of the force F (i) (t) acting on the piston due to the cylinder internal pressure that contributes to rotationally drive the drive shaft is obtained, and is further multiplied by the crank radius r to obtain the instantaneous torque T (i) (t) of each cylinder. (The above is step 4 shown in FIG. 29). The instantaneous torque T (i) (t) for each cylinder is added for all cylinders to obtain the instantaneous torque T (t) generated by the entire engine and output it to the output device 721 (step 5 shown in FIG. 29).

以上述べたようにこの第6の実施例は、シリンダ内圧変
動のみによって駆動軸に作用する瞬時トルクを求める場
合において、シリンダ内圧を補正することによってこの
瞬時トルクを求めるものであり、構成が簡単であるとい
う利点がある。
As described above, in the sixth embodiment, when the instantaneous torque acting on the drive shaft is obtained only by the cylinder internal pressure fluctuation, the instantaneous torque is obtained by correcting the cylinder internal pressure, and the configuration is simple. There is an advantage.

「第7の実施例〕 次に第7の実施例について述べる。第7の実施例も第5
の実施例と同様にマイクロプロセッサを含んだ構成とな
っており、第5の実施例の第26図で示されるプログラ
ムのステップ6に加えて、更に第30図に示すステップ
6において、補機駆動トルク、および摩擦で損失される
トルクを補正するものである。この第7の実施例のプロ
グラムの流れ図を第30図に示す。第7図の実施例によ
れば、ステップ6により補正されたシリンダ内圧と往復
運動部の慣性力から求められた機関の瞬時トルクに補機
および摩擦で消費されるトルクを補正することによって
機関から出力される瞬時トルクを求めることができるこ
とは明らかである。尚補機および摩擦トルクの補正は機
関によっては、機関の回転速度により異なるため、補正
の定数は、機関が決定されると、回転速度を使って決定
することができる。
Seventh Embodiment Next, a seventh embodiment will be described. The seventh embodiment is also the fifth embodiment.
In the same manner as in the fifth embodiment, a microprocessor is included, and in addition to step 6 of the program shown in FIG. 26 of the fifth embodiment, in step 6 shown in FIG. The torque and the torque lost due to friction are corrected. A flow chart of the program of the seventh embodiment is shown in FIG. According to the embodiment of FIG. 7, the engine torque is corrected by correcting the torque consumed by the auxiliary machine and friction to the instantaneous torque of the engine obtained from the cylinder internal pressure corrected in step 6 and the inertial force of the reciprocating portion. It is clear that the instantaneous torque output can be determined. Since the correction of the auxiliary machine and the friction torque varies depending on the engine rotation speed depending on the engine, the correction constant can be determined using the rotation speed when the engine is determined.

第31図は第7の実施例によって補機および摩擦トルク
の補正を行なった結果であり、破線は補正前のトルク、
実線は補正後のトルク、点線は、第5図の実験システム
を用いて計測した機関出力トルクである第5ジャーナル
のトルクであり、補正後のトルクと機関出力トルクとは
良好に一致している。
FIG. 31 shows the result of correction of the auxiliary machine and friction torque according to the seventh embodiment, the broken line shows the torque before correction,
The solid line is the corrected torque, and the dotted line is the torque of the fifth journal, which is the engine output torque measured using the experimental system in FIG. 5, and the corrected torque and the engine output torque are in good agreement. .

「効果」 以上述べた如く、本発明装置は上記の構成を有するか
ら、内燃機関が発生する瞬時トルクを時々刻々に短い演
算時間で検出することができるという優れた効果があ
り、かつ信頼性が高く、しかも構造が簡単であるなどの
数々の優れた効果がある。
"Effects" As described above, the device of the present invention has the above-described configuration, and therefore has an excellent effect that the instantaneous torque generated by the internal combustion engine can be detected momentarily in a short calculation time, and the reliability is high. It has many excellent effects such as high cost and simple structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明のトルク測定原理を説明するための機関
の概略断面図、第2図は本発明装置の構成を示すブロッ
ク図、第3図は圧力検出器の圧力のゼロドリフトを示す
線図、第4図は圧力感度の温度による変化を示す特性
図、第5図は本発明の構成を確認するための実験システ
ムを示すブロック図、第6図は第5図図示の実験システ
ムにより測定されたトルクと本発明装置により演算し検
出されたトルクを比較して示す特性線図、第7図は上記
測定トルクと従来装置で検出されたトルクを比較して示
す特性線図、第8図は本発明による第1の実施の態様を
示すブロック図、第9図は補正関係式を求めるための測
定結果と本発明装置による検出トルクの関連を示すグラ
フ、第10図は測定結果と本発明の第1の実施態様によ
り補正検出したトルクを比較して示すグラフ、第11図
は4気筒,4サイクル機関の行程図、第12図は本発明
の実施例を示すブロック図、第13図は第2実施態様の
構成を示すブロック図、第14図は第2実施態様による
検出結果を示すグラフ、第15図は本発明の第1の実施
例を示す回路図、第16図は圧電型ピックアップのエン
ジンへの取付状態を示す断面図、第17図はクランク角
検出回路の出力波形のタイミングチャート、第18図は
トルク演算回路における各出力波形のタイミングチャー
ト、第19図は第2の実施例を示す回路図、第20図は
トルク補正定数とエンジン回転数の関連を示す特性図、
第21図は第3の実施例を示す回路図、第22図は各部
出力波形のタイミングチャート、第23図は第4の実施
例を示す回路図、第24図は第5の実施例を示すブロッ
ク図、第25図はその要部を示すブロック図、第26図
はROMのプログラムを示す流れ図、第27図は往復運
動部の慣性力を考慮しないとした場合のトルクを示すグ
ラフ、第28図は第6の実施例を示すブロック図、第2
9図はそのプログラムを示す流れ図、第30図は第7の
実施例のプログラムを示す流れ図、第31図はそのトル
ク補正結果を示すグラフ図である。 1…圧力検出手段、2…圧力補正手段、3…クランク角
検出手段、5…トルク補正手段、6…駆動トルク演算手
段、9…慣性トルク演算手段。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an engine for explaining the principle of torque measurement of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the device of the present invention, and FIG. 3 is a line showing zero drift of pressure of a pressure detector. FIG. 4 is a characteristic diagram showing changes in pressure sensitivity with temperature, FIG. 5 is a block diagram showing an experimental system for confirming the constitution of the present invention, and FIG. 6 is measured by the experimental system shown in FIG. FIG. 8 is a characteristic diagram showing a comparison between the generated torque and the torque calculated and detected by the device of the present invention. FIG. 7 is a characteristic diagram showing a comparison between the measured torque and the torque detected by the conventional device. Is a block diagram showing the first embodiment of the present invention, FIG. 9 is a graph showing the relationship between the measurement result for obtaining the correction relational expression and the detected torque by the device of the present invention, and FIG. 10 is the measurement result and the present invention. Of the corrected detection according to the first embodiment of 11 is a stroke diagram of a 4-cylinder, 4-cycle engine, FIG. 12 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment, FIG. 14 is a graph showing the detection results according to the second embodiment, FIG. 15 is a circuit diagram showing the first embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a cross-sectional view showing how the piezoelectric pickup is mounted on the engine. FIG. 17 is a timing chart of output waveforms of the crank angle detection circuit, FIG. 18 is a timing chart of output waveforms of the torque calculation circuit, FIG. 19 is a circuit diagram showing the second embodiment, and FIG. 20 is torque correction. Characteristic diagram showing the relationship between constant and engine speed,
FIG. 21 is a circuit diagram showing a third embodiment, FIG. 22 is a timing chart of output waveforms of respective parts, FIG. 23 is a circuit diagram showing the fourth embodiment, and FIG. 24 is a fifth embodiment. Block diagram, FIG. 25 is a block diagram showing a main part thereof, FIG. 26 is a flow chart showing a program of ROM, FIG. 27 is a graph showing torque when inertia force of the reciprocating motion part is not taken into consideration, and 28. FIG. 2 is a block diagram showing a sixth embodiment, second
FIG. 9 is a flow chart showing the program, FIG. 30 is a flow chart showing the program of the seventh embodiment, and FIG. 31 is a graph showing the torque correction result. 1 ... Pressure detecting means, 2 ... Pressure correcting means, 3 ... Crank angle detecting means, 5 ... Torque correcting means, 6 ... Driving torque calculating means, 9 ... Inertial torque calculating means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷲見 和正 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 名切 末晴 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−54077(JP,A) 特開 昭56−24537(JP,A) 特開 昭59−52726(JP,A) 特開 昭60−244829(JP,A) 特公 昭36−12698(JP,B1) 特公 平3−45332(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kazumi Sumi Kazumi Sumi, Aichi Prefecture, Nagakute Town, Aichi Prefecture 1 41, Yokoshiro, Nagakute, Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Sueharu Nagachi, Aichi County 1 in 41, Yokomichi, Yokoji Central Research Institute, Ltd. (56) Reference JP-A-53-54077 (JP, A) JP-A-56-24537 (JP, A) JP-A-59-52726 (JP) , A) JP 60-244829 (JP, A) JP 36-12698 (JP, B1) JP 3-45332 (JP, B2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関において、シリンダ内の圧力変動
を検出する圧力検出手段と、シリンダ内圧力の基準値を
設定し、該基準値により前記圧力検出手段のシリンダ内
圧力を補正する圧力補正手段と、機関のクランク角を検
出するクランク角検出手段と、前記圧力補正手段のシリ
ンダ内圧力とクランク角検出手段からのクランク角速度
とピストン面積、連接棒の長さ、およびクランクアーム
半径との関係式によりクランク軸に回転方向に作用する
トルクを演算し、1気筒あたりのトルクを加算して内燃
機関のトルクに応じた信号を発生するトルク演算手段と
を具備するとともに、 上記トルク演算手段において、爆発行程の上死点から上
死点後約100°のクランク角度範囲を指定することに
より機関の発生トルクから駆動トルクに応ずる成分を演
算する駆動トルク演算手段を具備していることを特徴と
する内燃機関用トルク検出装置。
1. In an internal combustion engine, pressure detection means for detecting pressure fluctuations in a cylinder and pressure correction means for setting a reference value of the cylinder pressure and correcting the cylinder pressure of the pressure detection means based on the reference value. And a crank angle detecting means for detecting a crank angle of the engine, a relational expression among a cylinder pressure of the pressure correcting means, a crank angular velocity from the crank angle detecting means, a piston area, a connecting rod length, and a crank arm radius. Torque calculation means for calculating the torque acting on the crankshaft in the rotational direction by adding the torque per cylinder to generate a signal corresponding to the torque of the internal combustion engine. A component that corresponds to the drive torque from the engine generated torque by designating a crank angle range of about 100 ° from the top dead center of the stroke Engine torque detecting apparatus characterized in that it comprises a driving torque calculating means for calculating.
JP59112320A 1984-05-31 1984-05-31 Torque detector for internal combustion engine Expired - Lifetime JPH0613995B2 (en)

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